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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft Mikrogasgeneratoren.
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Beschreibung des Standes der Technik
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Mikrogasgeneratoren
sind kleine pyrotechnische Vorrichtungen, die verwendet werden,
um Gasdruck zu erzeugen, um eine Arbeit zu produzieren. Sie werden
von einer Anzahl von Anbietern einschließlich LivBag (einer Tochtergesellschaft
von AutoLiv), Special Devices, Inc., Davey Bickford, Nippon Kayaku,
Takata Kogyo, OEA, und anderen hergestellt.
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In
modernen Kraftfahrzeugen sind Sicherheitsgurte oft mit Vorspannern
ausgerüstet,
die dazu gestaltet sind, einen Sicherheitsgurt um einen Insassen
im Kraftfahrzeug zurückzuziehen
und zu spannen, und nicht bloß,
um seine weitere Ausdehnung zu verhindern. Der Vorspanner verwendet
häufig
einen Mikrogasgenerator, der durch einen Sensormechanismus gezündet wird,
welcher zum Beispiel eine rasche Verzögerung des Kraftfahrzeugs anzeigt.
Der Mikrogasgenerator ist in einem Ende eines Zylinders enthalten,
der auch einen Kolben enthält.
Wenn der Generator zündet,
wird der Kolben den Zylinder hinab angetrieben und übt einen
Druck auf den Sicherheitsgurt aus, zieht ihn zurück und spannt ihn um den Insassen.
Mikrogasgeneratoren werden gleichermaßen zum Aufblasen von Airbags
für Kraftfahrzeuge und
für eine
Anzahl von anderen Zwecken im Zusammenhang mit der Sicherheit verwendet.
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Man
wird leicht verstehen, dass ein Mikrogasgenerator, der in einem
Kraftfahrzeug eingesetzt wird, äusserst
verlässlich
sein muss, selbst wenn er während
der Lebensdauer des Kraftfahrzeugs möglicherweise niemals zündet, und
nur zur einmaligen Zündung
fähig ist;
und es ist entscheidend, dass der Generator keiner derartigen Beschädigung durch Umweltbedingungen
und Alterung ausgesetzt wird, dass er nicht zünden wird, wenn er richtig
ausgelöst wird,
und ebenso, dass er nicht leicht einer unsachgemäßen Auslösung unterzogen wird, wenn
er nicht in seiner Fassung untergebracht ist. Aus diesem Grund wird
eine hermetische Versiegelung um die Ladungen und das Zündelement
benötigt
und wird eine Kurzschlussvorrichtung benötigt, um eine versehentliche
Auslösung
zu verhindern.
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Ein
typischer Mikrogasgenerator, der im Allgemeinen zylinderförmig ist,
einen größten Durchmesser
von etwa 17 mm und eine Länge
von etwa 28 mm aufweist, ist in
1 im Querschnitt
veranschaulicht. In dieser Figur verlaufen zwei metallische Kontaktstifte
1,
1' durch ein polymeres
Kopfstück
2.
Die Stifte, die durch das Kopfstück
2 versiegelt
sind, wie etwa durch eine Stützrändelung
der Stifte und/oder die Verwendung eines Klebstoffs um die Köpfe der Stifte,
tragen Strom von einer äußeren Quelle
(zum Beispiel der Steuerschaltung, die auf eine rasche Verzögerung reagiert,
wenn der Mikrogasgenerator in einem Kraftfahrzeugsicherheitsgurtvorspanner verwendet
wird) zu einem metallischen Brückendraht oder
einem ähnlichen
Brückenzündelement
3 (wie etwa
einer Halbleiterbrücke – siehe,
zum Beispiel, die
US-Patentschrift
Nr. 5,912,427 ), das, wenn es elektrisch mit einem passenden
Signal erregt wird, einen Hochtemperaturbogen oder einen Funken
erzeugt, um die Explosion einer Primärladung
4, die den
Brückendraht
3 umgibt,
auszulösen.
Häufig,
aber nicht beim Beispiel dieser Figur, ist die Primärladung
4 in einem
becherförmigen
Halter oder einer inneren Dose enthalten, der bzw. die an der Oberseite
des Kopfstücks
angebracht ist. Das Kopfstück
2 ist,
typischerweise durch Falzen, in der metallischen Basis
5 befestigt
und darin versiegelt, typischerweise durch einen O-Ring
6.
Der Aufbau aus dem Kopfstück
und der Basis und den zugehörigen
Stiften und dem Brückendraht
ist in eine metallische Ausgabedose
7 (manchmal als eine
Richtdose bezeichnet) gefalzt, die eine Sekundärladung
8 enthält, um bei
Zündung der
Primärladung
4 den
notwendigen Gasdruckausgang zu erzeugen, und ist durch einen O-Ring
9 abgedichtet.
Typischerweise ist ein Kurzschlussklammeraufbau
10, der
aus einem polymeren Halter und einem geformten Stück aus Federmetall
im Halter besteht und in dieser Figur nicht ausführlich veranschaulicht ist,
im unteren Teil der Basis
5 unter dem Kopfstück
2 angeordnet,
so dass das Federmetall mit beiden metallischen Stiften
1,
1' in Kontakt
steht und sie kurzschließt,
wenn der Generator nicht angebracht ist, wodurch eine unbeabsichtigte
Zündung des
Generators verhindert wird. Der untere Teil der Basis ist typischerweise
mit Fassungen
11 versehen, um in eine Klammer vom Kabelsatz
des Kraftfahrzeugs einzugreifen, die Auslösedrähte von der Sensorschaltung
trägt.
Der Generator wird im Sicherheitsgurtvorspanner angeordnet und die
Klammer an der Basis angebracht; und die Anbringung der Klammer
an der Basis trennt das Federmetall des Kurzschlussklammeraufbaus
von den Stiften des Generators, wodurch dem Generator ein Zünden gestattet wird,
wenn durch die Sensorschaltung das passende elektrische Signal gegeben
wird.
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Obwohl
die Gestaltung des Standes der Technik verbreitet eingesetzt wird,
weist sie eine Anzahl von Nachteilen auf:
- (1)
es ist eine große
Anzahl von unabhängigen Bestandteilen
vorhanden, die hergestellt und zusammengebaut werden müssen. Dies
führt zu
hohen Herstellungskosten und der Notwendigkeit von genauen Toleranzen,
um eine Fehlanpassung während
des Zusammenbaus zu vermeiden;
- (2) es gibt es vier Versiegelungswege: die beiden Stifte durch
das Kopfstück,
das Kopfstück
an der Basis (O-Ring), und die Basis an der Ausgabedose (O-Ring).
Jeder der Bestandteile um diese Versiegelungen muss präzise hergestellt
und ausgerichtet sein, um eine hermetische Versiegelung sicherzustellen;
- (3) es muss ein gesonderter Kurzschlussklammeraufbau hergestellt
und in den Mikrogasgenerator eingesetzt werden, um eine unbeabsichtigte Entladung
zu verhindern. Dies erfordert die Herstellung und den Zusammenbau
von zusätzlichen Bestandteilen,
was die Kosten und die Komplexität
erhöht.
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Während des
Herstellungsprozesses wird ein Prüfgas (wie etwa Krypton) verwendet,
um zu bestimmen, ob der Mikrogasgenerator eine hermetische Versiegelung
aufweist. Der Generator wird in einer Druckkammer angeordnet und
dem Prüfgas
gestattet, die Kammer unter Druck zu füllen und ins Gleichgewicht
zu gelangen. Das Prüfgas
wird dann aus der Kammer evakuiert und der Generator mit einem geeigneten
Detektor, z. B. einem Gammazähler, geprüft, um zu
bestimmen, ob das Prüfgas
eingedrungen ist und aus dem Generator austritt.
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Beispiele
für Mikrogasgeneratoren/Zündelemente
werden zum Beispiel in den
US-Patentschriften
Nr. 5,647,924 ;
5,648,634 ;
5,711,531 ; und
5,728,964 gegeben.
EP-A-1 030 159 offenbart
einen Mikrogasgenerator mit einem Varistor, der aus einem Aufbau
aus dünnen
Schichten, zum Beispiel dünnen Schichten
aus Zinkoxid, besteht, die an den leitenden Bereichen angebracht
sind, um den Zünder
vor elektrostatischen Hochspannungsentladungen zu schützen.
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Es
besteht daher ein unerfüllter
Bedarf an einer einfacheren und weniger teuren Gestaltung für einen
Mikrogasgenerator, der weniger unabhängige Bestandteile benötigt.
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KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Die
Erfindung ist in den beiliegenden Ansprüchen dargelegt.
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Nach
einem ersten Gesichtspunkt handelt es sich bei dieser Erfindung
um eine Kopfstück/Basis/Kurzschlussbügelhalter-Einheit
für einen
Mikrogasgenerator.
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Nach
einem zweiten Gesichtspunkt handelt es sich bei dieser Erfindung
um eine Kopfstück/Basis/Kurzschlussbügelhalter-Einheit
für einen
Mikrogasgenerator, die ferner einen Primärladungshalter umfasst, der
mit der Kopfstück/Basis/Kurzschlussbügelhalter-Einheit
vereinigt ist.
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Nach
einem dritten Gesichtspunkt handelt es sich bei dieser Erfindung
um eine Kopfstück/Basis/Kurzschlussbügelhalter-Einheit
nach dem ersten oder dem zweiten Gesichtspunkt der Erfindung für einen
Mikrogasgenerator, der ferner ein Paar von Kontaktstiften umfasst,
die durch das Kopfstück
hermetisch versiegelt sind.
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Nach
einem vierten Gesichtspunkt handelt es sich bei dieser Erfindung
um eine Kopfstück/Basis/Kurzschlussbügelhalter-Einheit
nach dem dritten Gesichtspunkt dieser Erfindung, die ferner einen Kurzschlussbügel umfasst,
der im Kurzschlussbügelhalter
angebracht ist, um die Kontaktstifte kurzzuschließen, wenn
die Kopfstück/Basis/Kurzschlussbügelhalter-Einheit
nicht mit einem Steckverbinder verriegelt ist.
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Nach
einen fünften
Gesichtspunkt handelt es sich bei dieser Erfindung um eine Kopfstück/Basis/Kurzschlussbügelhalter-Einheit
nach einem des ersten bis vierten Gesichtspunkts der Erfindung für einen
Mikrogasgenerator, die ferner zumindest eine Abzugsöffnung umfasst,
um ein freies Entweichen von Gas aus dem nicht versiegelten Volumen
des Generators, in das die Kopfstück/Basis/Kurzschlussbügelhalter-Einheit
montiert ist, zu gestatten.
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Nach
einem sechsten Gesichtspunkt handelt es sich bei dieser Erfindung
um eine Kopfstück/Basis/Kurzschlussbügelhalter-Einheit
nach einem des ersten bis fünften
Gesichtspunkts der Erfindung für einen
Mikrogasgenerator, die ferner ein Verriegelungsmerkmal in der Basis
umfasst, um die Kopfstück/Basis/Kurzschlussbügelhalter-Einheit
mit einem Steckverbinder zu verriegeln.
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Nach
einem siebenten Gesichtspunkt handelt es sich bei dieser Erfindung
um eine Kopfstück/Basis/Kurzschlussbügelhalter-Einheit
nach dem sechsten Gesichtspunkt der Erfindung für einen Mikrogasgenerator,
die ferner ein Keilverbindungsmerkmal umfasst, um die Kopfstück/Basis/Kurzschlussbügelhalter-Einheit
mit dem Steckverbinder auszurichten.
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Nach
einem achten Gesichtspunkt handelt es sich bei dieser Erfindung
um einen Mikrogasgenerator, der die Kopfstück/Basis/Kurzschlussbügelhalter-Einheit
nach einem des ersten bis siebenten Gesichtspunkts dieser Erfindung
enthält.
Ein derartiger Mikrogasgenerator besteht im Wesentlichen aus:
- (a) der Kopfstück/Basis/Kurzschlussbügelhalter-Einheit
nach Anspruch 1;
- (b) einem Paar von parallelen Kontaktstiften, die sich durch
die Kopfstück/Basis/Kurzschlussbügelhalter-Einheit
erstrecken und darin versiegelt sind, so dass jeder Stift einen
Kopf, der über
die Oberseite eines Kopfstückabschnitts
der Kopfstück/Basis/Kurzschlussbügelhalter-Einheit
vorspringt, und einen Körper,
der durch einen Basisabschnitt davon vorspringt, aufweist;
- (c) einem Kurzschlussbügel,
der an der Basis angebracht ist und die Körper der Kontaktstifte kurzschließt;
- (d) einem Zündelement,
das die Köpfe
der Kontaktstifte verbindet;
- (e) einer Primärladung,
die sich neben dem Zündelement
befindet und zur Zündung
durch dieses geeignet ist;
- (f) optional einer Sekundärladung,
die durch die Primärladung
gezündet
werden soll;
- (g) einem einzelnen O-Ring, der auf einer äußeren Schulter der Basis der
Kopfstück/Basis/Kurzschlussbügelhalter-Einheit
sitzt, wobei die Schulter zum Kopfstück hin aufwärts gerichtet ist; und
- (h) einer Ausgabedose, die von der Richtung des Kopfstücks her über der
Kopfstück/Basis/Kurzschlussbügelhalter-Einheit
angebracht ist, durch Zusammenpressen des O-Rings abdichtend mit ihrer
Basis eingreift, und um eine Unterkante ihrer Basis gefalzt ist.
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Nach
einem neunten Gesichtspunkt handelt es sich bei dieser Erfindung
um ein Verfahren zum Zusammenbau des Mikrogasgenerators nach dem achten
Gesichtspunkt dieser Erfindung.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
ein Querschnitt eines Beispiels eines Mikrogasgenerators des Standes
der Technik.
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2 ist
ein auseinandergezogener Querschnitt eines Beispiels der Kopfstück/Basis/Kurzschlussbügelhalter-Einheit nach dem
zweiten Gesichtspunkt dieser Erfindung, die gemeinsam mit der äußeren Dose
und einer O-Ring-Versiegelung gezeigt ist, die einen hermetisch
versiegelten Mikrogasgenerator bilden werden.
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3 ist
ein Querschnitt des gleichen Schnitts, der in 2 gezeigt
ist.
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4 ist
ein senkrechter Querschnitt zum Querschnitt von 3.
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5 ist
eine obere perspektivische Ansicht der Kopfstück/Basis/Kurzschlussbügelhalter-Einheit von 2.
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6 ist
eine untere perspektivische Ansicht der Kopfstück/Basis/Kurzschlussbügelhalter-Einheit von 2.
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7 ist
eine Unteransicht der Kopfstück/-Basis/Kurzschlussbügelhalter-Einheit
von 2.
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8 ist
ein Querschnitt eines Mikrogasgenerators nach dem achten Gesichtspunkt
dieser Erfindung, der die Kopfstück/Basis/Kurzschlussbügelhalter-Einheit
nach dem ersten Gesichtspunkt dieser Erfindung enthält.
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9 ist
eine perspektivische Ansicht des Mikrogasgenerators von 8 von
unten und zur Seite der Basis.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Definition: „Einheit" bedeutet in einem
einzelnen Stück
hergestellt, wie etwa durch Formpressen oder dergleichen. Die Kopfstück/Basis/Kurzschlussbügelhalter-Einheit dieser Erfindung
wird aus einem Material wie etwa einem Polymer, insbesondere einem
faserverstärkten
technischen Polymer (mit Glas oder einem anderen faserförmigen Verstärkungsmaterial
von der Art, die in der Technik zur Polymerverstärkung bekannt ist, verstärkt) hergestellt
werden.
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Derartige
Polymere, die geeignet sind, weisen besonders bei hohen Temperaturen
eine beträchtliche
mechanische Stärke
auf, da es entscheidend ist, dass die Basis des Mikrogasgenerators
(d. h., die Kopfstück/-Basis/Kurzschlussbügelhalter-Einheit,
wenn sie durch die äußere Dose
umgeben ist) in Kontakt mit dem Steckverbinder, mit dem sie verriegelt
ist, kein Entweichen von Gas vom Generator durch die Basis oder
um die Stifte oder um die O-Ring-Versiegelung gestatten sollte,
wenn der Generator gezündet
wird. Sie beinhalten technische Polyester wie etwa Polybutylenterephthalat,
Polybutylennaphthalat, und dergleichen; Polyamide mit hoher Stärke wie
etwa Nylon 6,12, Nylon 10,12, Nylon 12,12, und dergleichen; thermoplastische
aromatische Polyamide wie etwa AmodelTM Polyphthalamid (BP
Chemicals); Polyetheramide; Polyimide wie etwa AurumTM (MTC
America); Polyetherimide; und dergleichen; und Polyetherketone (PEK),
Polyetheretherketone (PEEK), Polyetherketonetherketonketone (PEKEKK),
und ähnliche
thermoplastische aromatische Hochtemperatur-Polyketonpolymere, Flüssigkristallpolymere
(LCP), VectraTM A515, und kompatible Gemische
von beliebigen zwei oder mehreren der oben genannten. Geeignete
Pressformungsverbindungen beinhalten Alkyde.
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Die
Polymere müssen
eine hermetische Sperre bereitstellen, weshalb Polymere mit minimaler
Wasserabsorption erwünscht
sind; und müssen eine
gute Versiegelungsfläche
aufweisen; eine gute Langzeit-Kriechstromfestigkeit und eine Freiheit
von spannungsinduzierter Rissbildung aufweisen, damit sie nicht
reißen,
wenn die Stifte eingesetzt werden; und eine gute Hochtemperaturstärke aufweisen,
damit sie sich unter den Verwendungsbedingungen nicht verformen.
Bevorzugte Polymere sind glasverstärkte Polyetherimide und glasverstärktes Polybutylenterephthalat,
die z. B. 40% Glasfasern enthalten und zum Beispiel von der RTP
Company, Winona, Minnesota stammen.
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Die
Polymere werden typischerweise auch Antioxidationsmittel, Flammschutzmittel,
und/oder andere Stabilisatoren, wie sie in polymeren Artikeln gebräuchlich
sind, enthalten, und können
Pigmente, Plastifiziermittel, und der gleichen, jeweils in gebräuchlichen
Mengen, enthalten.
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2 ist
ein auseinandergezogener Querschnitt der Kopfstück/Basis/Kurzschlussbügelhalter-Einheit
nach dem zweiten Gesichtspunkt dieser Erfindung, die gemeinsam mit
der äußeren Dose
und O-Ring-Versiegelung gezeigt ist, die einen hermetisch versiegelten
Mikrogasgenerator bilden werden. Die allgemein mit
100 gezeigte
Basis des Mikrogasgenerators beinhaltet die Kopfstück/Basis/Kurzschlussbügelhalter-Einheit
110;
und zwei metallische Kontaktstifte
111 und
111' (mit den Stiften
1 und
1' von
1 vergleichbar)
sind in das Kopfstück
eingesetzt gezeigt. Die Stifte sind mit einer Stützrändelung von der in der
US-Patentschrift Nr. 5,711,531 beschriebenen
Art gezeigt. Das Kopfstück
ist mit einem Becher oder Halter
112 versehen gezeigt,
der durch Wände
113 gebildet
ist, die sich über
die Köpfe
der Stifte erstrecken, um einen Halter für die Primärladung bereitzustellen, doch
ist dieses Merkmal für
die Erfindung optional (es ist Teil des zweiten Gesichtspunkts der
Erfindung, aber kein Teil des ersten Gesichtspunkts der Erfindung).
Wenn der Mikrogasgenerator zusammengesetzt wird [und ein Durchschnittsfachmann
wird erkennen, dass er einen Brückendraht
oder ein gleichwertiges Zündelement,
eine Primärladung
und eine Sekundärladung
enthalten wird, die alle nicht in dieser Figur gezeigt sind], wird der
O-Ring
101 an der Schulter
114 der Kopfstück/Basis/Kurzschlussbügelhalter-Einheit
liegen und wird die allgemein mit
102 gezeigte äußere Dose über der
Kopfstück-Einheit
liegen, so dass der O-Ring
101 zwischen
der Schulter
114 des Kopfstücks und der Schulter
115 der äußeren Dose
115 zusammengepresst
wird, während
die untere Wand
116 der äußeren Dose über der äußeren zylinderförmigen Fläche
118 der
Kopfstück/Basis/Kurzschlussbügelhalter-Einheit
dieser Erfindung liegt und diese verstärkt, wobei das ausladende Ende
117 über die Kante
119 der
Basis gefalzt ist. Optionale Verriegelungsmerkmale
120 definierten
Schlitze
121 (in anderen Figuren ausführlicher gezeigt) zur Verriegelung mit
einem Steckverbinder (nicht gezeigt), der elektrische Leistung zum
Mikrogasgenerator bringen wird.
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Durch
Vergleichen von 1 mit 2 ist ersichtlich,
dass das polymere Kopfstück 2,
die metallische Basis 5, und der O-Ring 6 dazwischen,
und der Kurzschlussbügelhalter 10 alle
durch einen einheitlichen Aufbau mit einer derartigen Versiegelungsposition
ersetzt wurden, dass sich der O-Ring 101 von 2 direkt
in Kompression befindet, wenn die äußere Dose 102 über die
Kopfstück/Basis/Kurzschlussbügelhalter-Einheit
dieser Erfindung gefalzt wird, wodurch die Anzahl der benötigten O-Ring-Versiegelungen
um eine verringert wird und die verwendete O-Ring-Versiegelung vereinfacht
wird, die Anzahl der anderen erforderlichen Teile um drei verringert
wird, und der Zusammenbau des Mikrogasgenerators stark vereinfacht
wird.
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3 ist
ein Querschnitt des gleichen Schnitts, wie er in 2 gezeigt
ist, aber ohne die Stifte und die äußere Dose und den O-Ring. Bohrungen 122 und 122' halten die
Stifte fest, wenn diese in das Kopfstück eingesetzt sind. Etwas mehr
des Aufbaus des Kurzschlussbügelhalters,
wie etwa eine Rippe 123, kann gesehen werden, wo die Stifte
vorspringen werden, um auf den Steckverbinder zu treffen, wenn der
Mikrogasgenerator damit verriegelt ist.
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4 ist
ein senkrechter Querschnitt zum Querschnitt von 3,
der deutlich eine Rippe 123 des Kurzschlussbügelhalters
zeigt.
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Aus
diesen Querschnittansichten von 2 bis 4 ist
ersichtlich, dass die Kopfstück/Basis/Kurzschlussbügelhalter-Einheit
dieser Erfindung einen massiven Halteaufbau bereitstellt, der, wenn
er im unteren Abschnitt 116 der äußeren Dose eingeschlossen ist,
verursacht, dass die Kraft der Explosion der Primär- und der
Sekundärladung
des Mikrogasgenerators die Kopfstück/Basis/Kurzschlussbügelhalter-Einheit
fest in den um die Kante 119 gebildeten Falz zwingt, wodurch
die Gefahr, das sich die Kopfstück/Basis/Kurzschlussbügelhalter-Einheit
verformt und das Entweichen von Gas von der Explosion gestattet,
auf ein Mindestmaß verringert
wird.
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5 ist
eine obere perspektivische Ansicht der Kopfstück/Basis/Kurzschlussbügelhalter-Einheit von 2.
In dieser Ansicht ist die zylinderförmige Natur der Kopfstück/Basis/Kurzschlussbügelhalter-Einheit,
wie auch mehr der Natur des optionalen Verriegelungsmerkmals 120 und
des Schlitzes 121, leicht ersichtlich. Außerdem sind
in dieser perspektivischen Ansicht eine Flachstelle 124 in
der zylinderförmigen
Wand 118 und eine Abzugsrille 125 sichtbar, die
gestaltet sind, um ein freies Entweichen von Gas aus dem nicht versiegelten
Volumen des Generators, in das die Kopfstück/Basis/Kurzschlussbügelhalter-Einheit
montiert ist, zu gestatten, so dass Prüfgas nicht zwischen dem Falz
und dem versiegelten Bereich des Mikrogasgenerators eingeschlossen wird,
wenn dieser nach dem Zusammenbau geprüft wird.
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6 ist
eine untere perspektivische Ansicht der Kopfstück/Basis/Kurzschlussbügelhalter-Einheit von 2.
In dieser Ansicht sind die Flachstelle 124 und die Abzugsrille 125,
wie auch eine der Rippen 123, die den Kurzschlussbügelhalter
bilden, und das optionale Verriegelungsmerkmal 120 und
der Schlitz 121 (gepaart), die ein Verriegeln des montierten
Mikrogasgenerators mit einem Steckverbinder ermöglichen, deutlich sichtbar.
Optionale Keilverbindungsmerkmale 126 (um eine richtige
Ausrichtung des Mikrogasgenerators mit einem Steckverbinder zu ermöglichen)
der Kopfstück/Basis/Kurzschlussbügelhalter-Einheit
sind ebenfalls sichtbar.
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7 ist
eine Unteransicht der Kopfstück/Basis/Kurzschlussbügelhalter-Einheit
von 2. In dieser Ansicht ist der Kurzschlussbügelhalter
der Kopfstück/Basis/Kurzschlussbügelhalter-Einheit
besonders deutlich sichtbar, und sind auch die Bohrungen 122 und 122' für die Kontaktstifte
sichtbar. Der Federmetall-Kurzschlussbügel (nicht
gezeigt) passt in den Kurzschlussbügelhalter hinter der Rippe 123,
so dass zwei Teile des Kurzschlussbügels an beiden Seiten an der
Rippe 123 vorbei vorspringen und mit den Stiften 111, 111' in Kontakt
treten können
und diese kurzschließen
können,
wie vorher im Hinblick auf 1 besprochen
wurde.
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Einzelheiten
der Form des optionalen Verriegelungsmerkmals und der optionalen
Keilverbindungsmerkmale des in diesen Figuren gezeigten Kurzschlussbügelhalters
sind nicht entscheidend (außer
hinsichtlich ihrer funktionellen Gesichtspunkte), da verschiedene
Hersteller von Airbags, Vorspannern und dergleichen, und der Kabelsätze und Steckverbinder,
die den Zündstrom
zu den darin verwendeten Mikrogasgeneratoren leiten, unterschiedliche
Keilverbindungs- und Verriegelungsmerkmale einsetzen, um sicherzustellen,
dass im Airbag, im Vorspanner, oder in einer ähnlichen Vorrichtung nur der
passende Mikrogasgenerator verwendet werden kann. Die Anpassung
der Kopfstück/Basis/Kurzschlussbügelhalter-Einheit dieser Erfindung
an die Verriegelungsmerkmale und die Keilverbindungsmerkmale eines
bestimmten Steckverbinders werden innerhalb der Fähigkeiten
eines Fachmanns auf dem Gebiet von Mikrogasgeneratoren liegen, der
sich auf diese Fähigkeiten
und diese Offenbarung bezieht.
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8 ist
ein Querschnitt eines Mikrogasgenerators des achten Gesichtspunkts
dieser Erfindung, der die Kopfstück/Basis/Kurzschlussbügelhalter-Einheit
des ersten Gesichtspunkts dieser Erfindung enthält und eine Gestaltung der
Basis aufweist, die sich von jener der Kopfstück/Basis/Kurzschlussbügelhalter-Einheit
von
2 bis
7 geringfügig unterscheidet. Die Basis
des allgemein mit
200 gezeigten Mikrogasgenerators beinhaltet
die Kopfstück/Basis/Kurzschlussbügelhalter-Einheit
210 und zwei
metallische Kontaktstifte
211 und
211', die durch das
Kopfstück
eingesetzt sind. Die Stifte sind mit einer Stützrändelung von der in der
US-Patentschrift Nr. 5,711,531 beschriebenen
Art gezeigt, und die obere Fläche
214 kann
mit einem Dichtungsmittel wie etwa Epoxidharz
212 versehen
sein. Das Kopfstück ist
mit einem Dichtungsrand
213 gezeigt, der sich über seine
obere Fläche
214 erstreckt;
und ein Primärladungshalter
215 ist
um den Dichtungsrand
213 positioniert und an die obere
Fläche
214 des
Kopfstücks
gesiegelt (wie etwa durch einen Epoxidklebstoff, Ultraschallschweißen, oder
dergleichen). Ein Brückendraht
216 oder
ein gleichwertiges Zündelement,
wie etwa die vorher erwähnte
Halbleiterbrücke, ist
elektrisch zwischen den Köpfen
der Stifte
211 und
211' angeschlossen; und eine Primärladung
217 ist im
Primärladungshalter
angeordnet. Ein O-Ring
218 ist an der Schulter
219 der
Kopfstück/Basis/Kurzschlussbügelhalter-Einheit
210 angeordnet.
Die äußere Dose
220,
die die Sekundärladung
221 enthält, liegt über der
Kopfstück/Basis/Kurzschlussbügelhalter-Einheit
210,
so dass der O-Ring
218 zwischen der Schulter
219 des
Kopfstücks
und einer Schulter
222 der äußeren Dose zusammengepresst
wird; während eine
untere Wand
223 der äußeren Dose über der äußeren zylinderförmigen Fläche
224 der
Kopfstück/Basis/Kurzschlussbügelhalter-Einheit
210 liegt und
diese verstärkt,
wobei das offene Ende
225 der äußeren Dose über die untere Kante
226 des
Basisabschnitts der Kopfstück/Basis/Kurzschlussbügelhalter-Einheit
210 gefalzt
ist. Optionale Verriegelungsmerkmale
227 definieren Schlitze
228,
die in anderen Figuren in Bezug auf die Kopfstück/Basis/Kurzschlussbügelhalter-Einheit
allein ausführlicher
gezeigt sind, um eine Verriegelung mit einem Steckverbinder (nicht
gezeigt) vorzunehmen, der elektrische Leistung zum Mikrogasgenerator
bringen wird; und Schenkel
229 und
229' des Kurzschlussbügels, die
sich entlang des Kurzschlussbügelhalterabschnitts
230 erstrecken
(der Rest des Kurzschlussbügels
selbst ist in dieser Ansicht nicht sichtbar), stehen mit den Körpern der
Kontaktstifte
211 und
211' in Kontakt und schließen sie
zusammen kurz.
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9 ist
eine perspektivische Ansicht des Mikrogasgenerators von 8 von
unten und zur Seite der Basis. In dieser Figur sind die Stifte 211 und 211', die durch
die Basis vorspringen; die Schenkel 229 und 229' des Kurzschlussbügels, die
sich entlang des Kurzschlussbügelhalterabschnitts 230 erstrecken;
und der Mittelabschnitt 231 des Kurzschlüssbügels, der
die Schenkel 229 und 229' verbindet und durch den Kurzschlussbügelhalterabschnitt 230 festgehalten
wird, deutlich sichtbar. Das Verriegelungsmerkmal 227 und
der Schlitz 228 sind ebenfalls sichtbar (wie es ein entsprechendes
nicht nummeriertes Merkmal und ein Schlitz an der anderen Seite
der Basis sind). Es ist gezeigt, dass die untere Wand 223 der äußeren Dose 220 über der
(nun verborgenen) äußeren Wand
des Basisabschnitts der Kopfstück/Basis/Kurzschlussbügelhalter-Einheit
liegt und diese verstärkt,
und dass das offene Ende 225 über die (nun verborgene) untere
Kante der Basis gefalzt ist. Wenn der Mikrogasgenerator auf einem komplementären Steckverbinder
angeordnet wird und damit verriegelt wird, greifen die Stifte 211 und 211' mit entsprechenden
elektrischen Anschlüssen am
Steckverbinder ein und werden die Schenkel 229 und 229' des Kurzschlussbügels von
den Stiften 211 und 211' weggedrängt, um zu gestatten, dass
der Mikrogasgenerator selbst einen elektrischen Kreis vervollständigt und
zur Betätigung
fähig ist,
wenn dies nötig
ist.
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Geeignete
Materialen für
den Primärladungshalter,
wenn dieser von der Kopfstück/Basis/Kurzschlussbügelhalter-Einheit der Erfindung
gesondert ist, sind jene, die für
die Kopfstück/Basis/Kurzschlussbügelhalter-Einheit
verwendet werden, oder andere Polymere wie etwa Poly(ethylenimin).
Geeignete Elastomere für
den O-Ring sind Viton
® A (Vinylidenfluorid/Hexafluorpropylen-Copo lymer),
Viton
® F
(Vinylidenfluorid/Hexafluorpropylen/Tetrafluorethylen-Terpolymer),
EPDM (Ethylen/Propylen/Butadien-Terpolymer), und dergleichen – es ist
wichtig, dass die Elastomere eine geringe Wasserdurchlässigkeit
aufweisen. Geeignete Materialien für die äußere Dose sind Metalle und
Legierungen mit geringer Korrosion, wie etwa passivierter Edelstahl
mit einer Dicke von zum Beispiel etwa 0,4 mm, der typischerweise über die
Oberseite mit zwei oder drei diametralen Linien in gleichen Winkeln
bis etwa zur halben Tiefe des Materials angeritzt ist, um eine gleichmäßige Öffnung der
Dosenoberseite zu fördern,
wenn der Generator verwendet wird. Ein geeigneter Brückendraht
ist eine 80:20-Nickel/Chrom-Legierung (Tophet
® C)
mit einem Durchmesser von 23 μm,
die durch Widerstandsschweißen an
den Köpfen
der Kontaktstifte angebracht ist und einen Widerstand von etwa 2 Ω aufweist.
Andere geeignete Zündelemente,
wie etwa Halbleiterzündelemente,
und das Verfahren ihrer Anbringung an den Köpfen der Kontaktstifte sind
zum Beispiel in den
US-Patentschriften
Nr. 3,366,055 ;
4,976,200 ;
5,085,146 ;
5,912,427 ; und der internationalen PCT-Veröffentlichung
Nr.
WO 94/19661 beschrieben. Geeignete
Explosivmaterialien für
die Primär-
und die Sekundärladung
sind zum Beispiel in der
US-Patentschrift
Nr. 5,648,634 beschrieben und werden durch Fachleute leicht
an die bestimmte Verwendung, für
die der Mikrogasgenerator benutzt werden soll, angepasst.
-
Ein
repräsentatives
Zusammensetzen des Mikrogasgenerators dieser Erfindung findet wie
folgt statt:
- • Die beiden Kontaktstifte werden
mit einer Kraft von etwa 50 kg durch ihre Öffnungen im Kopfstück gezwungen,
wobei die Löcher,
die eine geringfügig
geringere Größe aufweisen,
eine Versiegelung zwischen den Stiften und dem Kopfstück bilden;
- • Optional
wird ein Epoxidversiegelungsmittel um die Köpfe der Kontaktstifte angeordnet
und getrocknet;
- • Optional
werden die Kontaktstifte poliert, um jegliches gestreutes Versiegelungsmittel
zu entfernen und einen guten Kontakt für den Brückendraht sicherzustellen;
- • Der
Brückendraht
wird an die Köpfe
der Kontaktstifte widerstandsgeschweißt;
- • Der
Primärladungshalter
wird um den Versiegelungsrand an der Oberseite des Kopfstücks angeordnet
und daran ultraschallgeschweißt;
- • Der
Kurzschlussbügel
wird angeordnet, um die Kontaktstifte kurzzuschließen;
- • Ein
Zünder
wird auf den Brückendraht
aufgebracht, worauf das Laden der Primärladung in den Primärladungshalter
folgt;
- • Der
O-Ring wird an der Schulter der Kopfstück/Basis/Kurzschlussbügelhalter-Einheit
angeordnet;
- • Die äußere Kappe,
die die Sekundärladung
enthält,
wird über
der geladenen Kopfstück/Basis/Kurzschlussbügelhalter-Einheit
angeordnet, aufgezwängt,
um den O-Ring zusammenpressen, und der Rand des Bechers über die
Basis gefalzt, wodurch der Mikrogasgenerator zusammengebaut wird.
-
Eine
Prüfung
kann in mehreren Stadien während
und nach dem Zusammenbau des Mikrogasgenerators durchgeführt werden.
-
Ein
Fachmann, der sich auf seine Fähigkeiten
und diese Offenbarung und die Kenntnis der Technik, wie sie durch
die in dieser Anmeldung angeführten
Dokumente dargestellt ist, bezieht, wird keine Schwierigkeiten haben,
die Kopfstück/Basis/Kurzschlussbügelhalter-Einheiten
der Erfindung und die Mikrogasgeneratoren, die sie enthalten, zu
gestalten und herzustellen.
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Die
vorhergehende ausführliche
Beschreibung wird hauptsächlich
zum Zweck der Erläuterung geboten.
Fachleuten wird leicht offensichtlich sein, dass die genauen Formen
und Aufbauten, Materialien und andere Parameter der Erfindung, die
hierin beschrieben sind, auf verschiedenste Weisen weiter abgewandelt
oder ersetzt werden können,
ohne vom Umfang der Ansprüche
abzuweichen.