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Die Erfindung betrifft einen Zünder für einen pyrotechnischen
Gasgenerator, insbesondere für
Airbags bzw. Gurtstraffer, mit einem Gehäuse, in dem sich eine Boosterladung
und ein Zündköpfchen mit Kontaktstiften
befinden, sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung. Derartige Zünder sind
an sich bekannt und werden in Gasgeneratoren, die in Fahrzeugen
zur Aktivierung von Sicherheitseinrichtungen im Falle eines Unfalls
dienen, eingebaut. Solche Zünder sind
einer Vielzahl von widrigen Einflüssen, wie Erschütterungen,
Stößen, Feuchtigkeit,
Staub und hohen Temperaturen im Fahrzeuginneren ausgesetzt.
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Einfache Zünder dieser Bauart bestehen
nur aus einer Zündpille
mit angelöteten
Kabeln, welche mit Polyamid oder anderen Thermoplasten umgespritzt
sind. Die Abdichtung zum Treibladungsgehäuse erfolgt im allgemeinen
mittels eines O-Rings. Feuchtigkeit,
die den O-Ring passiert oder durch die Umspritzung bzw. entlang
der Kabel in den Generator eindringt, schädigt das ungeschützte Boostermaterial
sowie die Zündpille.
Besonders nachteilig ist, dass sich die Zündpille in den Rückständen des
aufgelösten
Boostermaterial befindet.
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Kommt das Zündköpfchen mit diesen Rückständen in
Berührung
verliert es seine Zündfähigkeit und
wird dadurch zerstört.
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Hochwertige Gasgeneratoren verwenden sogenannte
GTMS- Zünder
(GTMS = glass to metal seal). Diese Zünder verfügen zum Herausführen der Kontaktstifte
aus dem Inneren des Gehäuses über eine
Glas-Metall-Durchführung,
die den Zünder
bzw. Gasgenerator hermetisch abdichtet. Mit Hilfe der Glas-Metall
Durchführung
erhalten die Zünder
eine hohe Resistenz gegenüber
Feuchte- und Temperaturbelastungen. Ein wesentlicher Nachteil von GTMS-Gasgeneratoren ist
jedoch das aufwändige Herstellungsverfahren
und die damit verbundenen hohen Kosten.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung,
einen Zünder
auf der Basis eines Zündköpfchens
dahingehend zu verbessern, dass die Pyrotechnik im Gehäuse vor Feuchtigkeit
geschützt
ist und eine technisch einfache aber dauerhafte Abdichtung gegeben
ist.
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Diese Aufgabe wird durch einen Zünder der eingangs
beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass das Zündköpfchen im
Gehäuse mit
einem Vergussmittel, vorzugsweise Epoxidharz, hermetisch vergossen
ist, wobei die Kontaktstifte das Vergussmittel durchdringen. Durch
das Vergussmittel wird das Zündköpfchen hermetisch
eingeschlossen, sodass keine Feuchtigkeit bis zum Zündköpfchen vordringen
kann. Weiters werden alle bisher vorhandenen Hohlräume, in
denen sich Wasser ansammeln kann, mit Vergussmittel verfüllt.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß weiters durch
ein Verfahren zur Herstellung von Zündern dadurch gelöst, dass
auf den Boden mehrerer Gehäuse jeweils
eine Boosterladung eingebracht wird, dass die Boosterladungen gegebenenfalls
mit jeweils einer Trennscheibe abgedeckt werden, dass die Gehäuse anschließend mit
einem flüssigen
Vergussmittel befällt
werden, dass an einem Stanzstreifen nebeneinander in ihrer Position
gehaltene Zündköpfchen in
nebeneinaderstehende Gehäuse
mit flüssiger
Vergussmasse getaucht werden und dass nach dem Aushärten der
Vergussmasse der Stanzstreifen entlang einer Perforierung zwischen
den Kontaktstiften und dem Stanzstreifen im Bereich der Perforierung
abgestanzt wird. Der kompakte Zusammenhalt mehrerer Zünder an
einem Stanzstreifen vereinfacht die Manipulation der fertigen Zünder sehr
wesentlich.
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Es ist zweckmäßig, dass zwischen der Boosterladung
und dem Vergussmittel eine Trennscheibe vorgesehen ist. Mit der
Trennscheibe wird eine Zerstörung
des Treibladungspulvers während
der Einbringung des flüssigen
Vergussmittels in das Gehäuse
verhindert.
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Es wird bevorzugt, dass die Trennscheibe aus
Teflon besteht, um eine Zerstörung
der Boosterladung durch das flüssige
Vergussmittel zu verhindern.
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Alternativ wird bevorzugt, dass die
Trennscheibe aus einem weichen, flexiblen Material, vorzugssweise
aus Moosgummi besteht und das Zündköpfchen an
der weichen Trennscheibe anliegt. Diese Variante hat den Vorteil,
dass die Zündung
der Boosterladung mit der Zündpille
nicht durch das widerstandsfähige
Vergussmittel, sondern durch eine weiche Trennscheibe erfolgt. Weiters
werden mechanische Belastungen auf den vergossenen Zünder reduziert
und eine gleichmäßigere Anzündung ermöglicht.
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Um ein sicheres Durchzünden des
Zünders durch
die Vergussmasse sicherzustellen, ist es vorteilhaft, wenn die Boosterladung
in ihrem Randbereich in Richtung des Zündköpfchens ansteigt. Auf diese
Weise wird die Form der Boosterladung an die Form des kugelförmigen Zündköpfchens
angepasst und eine annähernd
gleichmäßige Beabstandung durch
das Vergussmaterial erzielt.
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Ebenso ist es zweckmäßig, dass
die Kontaktstifte zum Schutz vor Überspannungen mit einem Varistor
verbunden sind, wobei der Varistor innerhalb des Vergussmittels
angeordnet ist. Über
den Varistor werden Überspannungen
wie elektrostatische Entladungen durch Kurzschließen abgebaut
und Fehlzündungen
des Zünders
verhindert.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann
vorgesehen sein, dass ein Kontaktstift mit dem Gehäuse elektrisch
verbunden ist und dass diese Verbindung mit einem leitfähigen Klebepunkt,
beispielsweise einem Expoxidharz-Silber-Gemisch, ausgeführt ist.
Mittels der elektrisch leitenden Klebstoffbrücke wird ein Kontaktstift auf
das Gehäusebezugspotential
gelegt. Dadurch wird eine Fehlauslösung durch ein Durchschlagen
von Überspannungen von
dem Gehäuse
zu den Kontaktstiften und eine dadurch verursachte Zündung des
Zünders
vermieden.
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Schließlich ist es vorteilhaft, wenn
vor dem Abstanzen der Zünder
von dem Stanzstreifen an die Kontaktstifte Anschlusskabel oder Anschlussstifte angekrimpt
werden und der Stanzstreifen entlang der Perforierung umgebogen
wird.
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Dies vereinfacht die Montage von
Anschlusskabeln bzw. Anschlussstiften an dem Zünder, da das Ergreifen des
Zünders
durch die Anordnung am Stanzstreifen eine Vergrößerung des zu manipulierenden
Bauteils bedeutet.
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Ein Ausführungsbeispiel ist in der beiliegenden
Fig. dargestellt. Die Fig. zeigt einen erfindungsgemäßen Zünder für eine Treibladung
eines Gasgenerators in geschnittener Seitenansicht.
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Ein Zünder 1 umfasst im
Wesentlichen ein Gehäuse 2,
ein Zündköpfchen 3 mit
Kontaktstiften 4, ein Vergussmittel 5, eine Boosterladung 6 und
eine Trennscheibe 7. Das Zündköpfchen 3 und die Boosterladung 6 sind
lediglich durch eine dünne
Schicht des Vergussmittels 5 und die Trennscheibe 7 voneinander
beabstandet. Um den Zünder 1 zu
aktivieren, wird eine Zündspannung
an die beiden Kontaktstifte 4 angelegt. Die Zündspannung
hat einen Stromfluss zur Folge, der das Zündköpfchen 3 entzündet.
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Im Rahmen der Erfindung wurde gefunden, dass
das Zündköpfchen 3 über eine
ausreichend große
Brennkraft verfügt,
um die Schicht Vergussmittel 5 zwischen dem Zündköpfchen 3 und
der Boosteladung 6 zu durchdringen und danach die Boosterladung 6 zu
zünden.
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Die Boosterladung 6 sprengt
das Gehäuse 2 und
zündet
eine außerhalb
des Zünders 1 angeordnete,
nicht mehr dargestellte Treibladung, die durch intensive Gasentwicklung
beispielsweise einen Airbag aufbläst.
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Um einen erfindungsgemäßen Zünder 1 herzustellen,
wird ein becherförmiges
Gehäuse 2,
welches aus rostfreiem Stahl oder Aluminium besteht, durch Waschen
mit einem Lösungsmittel
oder durch Ätzen
mit H2O2 oder HCl
gereinigt. Anschließend
wird das Gehäuse 2 mit
Wasser abgespült
und getrocknet. Wird ein Kunststoffgehäuse verwendet, ist keine Reinigung
notwendig. Danach erfolgt das Eindosieren der Boosterladung 6 auf
den Grund des becherförmigen
Gehäuses 2.
Die Boosterladung 6 besteht vorzugsweise aus B/KNO3 oder TPP.
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Die Boosterladung 6 wird
mit einer Trennscheibe 7 abgedeckt und im Gehäuse 2 mit
einem bombierten Stempel verdichtet. Dabei ist darauf zu achten,
dass das Verpressen nicht mit zu großem Druck geschieht, da die
Boosterladung 6 sonst beim Verpressen zündet oder bei einer Zündung des
Zündköpfchens 3 nicht
durchzündet,
sondern als Tablette oder in Form von Bruchstücken ausgestoßen wird und
keine sichere Anzündung
der Folgeladungen gewährleistet.
Die Trennscheibe 7 besteht aus Teflon und dient dazu, eine
Zerstörung
der Boosterladung 6 durch das anschließend flüssig eingebrachte Vergussmittel 5 zu
verhindern. Wird alternativ zur lose eingebrachten Boosterladung 6 eine
vorgefertigte, verpresste Boosterladungspille verwendet, wird eine bereits
an die Form der Boosterladungspille angepasste Trennscheibe 7 in
das Gehäuse 2 eingelegt. Besonders
vorteilhaft ist die Ausbildung der Trennscheibe 7 mit geschäumtem Material,
z.B. mit einer weichen, flexiblen Moosgummi-Folie. Die Zündung der
Boosterladung 6 mit dem Zündköpfchen 3 erfolgt somit
nicht durch das widerstandsfähige
Vergussmittel 5, sondern durch die weiche Trennscheibe 7.
Diese reduziert die mechanische Belastung auf den vergossenen Zünder 1 und
ermöglicht
eine bessere und gleichmäßigere Zündung. Die
Boosterladung 6 steigt in jedem Fall auf der dem Zündköpfchen 3 zugewandten
Seite von der Gehäusemittelachse
ausgehend zum Gehäuserand
hin leicht an. So erhält
man einen annährend
gleich bleibenden Abstand zwischen Zündköpfchen 3 und Boosterladung 6.
Dies hat den Zweck, eine Zündung
der Boosterladung 6 nicht nur im Mittelbereich zu ermöglichen,
sondern auch im Randbereich des Gehäuses 2. Nach dem Einlegen
der Trennscheibe 7 wird, wie bereits erwähnt, das
flüssige
Vergussmittel 5, z.B. Epoxidharz, in das Gehäuse 2 eingefüllt. Um
ein homogenes Verrinnen des Vergussmittels 5 im Gehäuse 2 zu
erreichen, kann das Gehäuse 2 auch
vorgewärmt
werden. In das noch flüssige
Vergussmittel 5 wird das Zündköpfchen 3 eingesetzt.
Um mehrere Zündköpfchen 3 gleichzeitig
in ihr zugehöriges
Gehäuse 2 einsetzen zu
können,
sind mehrere Zündköpfchen 3 über ihre Kontaktstifte 4 an
einem Stanzstreifen 10 angeordnet. Weiters werden dazu
mit Vergussmittel 5 gefüllte Gehäuse 2 in
eine z.B. U-förmige
Leiste nebeneinander eingestellt und im Anschluss die an der Stanzleiste 10 gehaltenen
Zündköpfchen 3 eingesetzt.
Das Zündköpfchen 3 bzw.
die Stanzleiste 10 wird solange in seiner Position gehalten,
bis das Vergussmittel 5 durch Erwärmen vollständig ausgehärtet ist. Schließlich wird
bei jedem Zünder 1 eine
elektrisch leitende Verbindung mit einem leitfähigen Klebepunkt 8 zwischen
einem Kontaktstift 4 und dem Gehäuse 2 hergestellt.
Dieser Potentialausgleich dient dazu, ein Durchschlagen von Überspannungen
vom Gehäuse 2 auf
die Kontaktstifte 4 zu vermeiden und so ein ungewolltes
Anzünden
des Zünders 1 zu
verhindern. Die auf diese Weise auf den Kontaktstift 4 geleitete Überspannung
wird über
einen zwischen den beiden Kontaktstiften 4 angeordneten
Varistor 9, der mit den beiden Kontaktstiften 4 elektrisch
in Verbindung steht, abgebaut. Der Varistor 9 ist ein Bauteil
des Zündköpfchens 3 und
ebenfalls mit dem Vergussmittel 5 umhüllt. Solange die Zünder an
dem Stanzstreifen 10 hängen,
ist es günstig-,
an den Kontaktstiften 4 Anschlusskabel der Anschlussstifte
anzubringen und danach erst die Zünder 1 von der Stanzleiste 10 abzutrennen.
Vor dem Abtrennen der Stanzleiste 10 wird diese noch ca.
im rechten Winkel zu den Kontaktstiften ausgerichtet. Als Biegekante
ergibt sich dabei eine Perforierung zwischen den Kontaktstiften 4 und
der Stanzleiste 10. Danach können die Zünder 1 von der Stanzleiste 10 abgetrennt
werden.
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Die fertigen Zünder 1 werden weiters
mit EMV-Schutzmitteln, beispielsweise einem Ferritkern, und einem
Retainer ausgestattet, bevor sie endgültig in ein Gasgeneratorgehäuse eingesetzt
werden. Der Zünder 1 ist
im eingebauten Zustand somit doppelt vor schädlichen Umwelteinflüssen geschützt. Die erste
Barriere um das Zündköpfchen 3 wird
von dem Gehäuse 2 und
dem Vergussmittel 5 gebildet, die zweite Barriere bildet
das Gasgeneratorgehäuse. Durch
die Ausbildung des Zünders 1 kann
dieser in seiner Qualität
und Leistungsfähigkeit
direkt mit hochpreisigen GTMS-Zündern
verglichen werden.