DE60222755T2 - Als einheit ausgeführter kopfstück/basis/kurzschlussbrücken-halter für einen mikrogasgenerator und diesen verwendender mikrogasgenerator - Google Patents

Als einheit ausgeführter kopfstück/basis/kurzschlussbrücken-halter für einen mikrogasgenerator und diesen verwendender mikrogasgenerator Download PDF

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Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft Mikrogasgeneratoren.
  • Beschreibung des Standes der Technik
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Es besteht daher ein unerfüllter Bedarf an einer einfacheren und weniger teuren Gestaltung für einen Mikrogasgenerator, der weniger unabhängige Bestandteile benötigt.
  • KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung ist in den beiliegenden Ansprüchen dargelegt.
  • Nach einem ersten Gesichtspunkt handelt es sich bei dieser Erfindung um eine Kopfstück/Basis/Kurzschlussbügelhalter-Einheit für einen Mikrogasgenerator.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Nach einem neunten Gesichtspunkt handelt es sich bei dieser Erfindung um ein Verfahren zum Zusammenbau des Mikrogasgenerators nach dem achten Gesichtspunkt dieser Erfindung.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist ein Querschnitt eines Beispiels eines Mikrogasgenerators des Standes der Technik.
  • 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.
  • 3 ist ein Querschnitt des gleichen Schnitts, der in 2 gezeigt ist.
  • 4 ist ein senkrechter Querschnitt zum Querschnitt von 3.
  • 5 ist eine obere perspektivische Ansicht der Kopfstück/Basis/Kurzschlussbügelhalter-Einheit von 2.
  • 6 ist eine untere perspektivische Ansicht der Kopfstück/Basis/Kurzschlussbügelhalter-Einheit von 2.
  • 7 ist eine Unteransicht der Kopfstück/-Basis/Kurzschlussbügelhalter-Einheit von 2.
  • 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.
  • 9 ist eine perspektivische Ansicht des Mikrogasgenerators von 8 von unten und zur Seite der Basis.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 4 ist ein senkrechter Querschnitt zum Querschnitt von 3, der deutlich eine Rippe 123 des Kurzschlussbügelhalters zeigt.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.

Claims (9)

  1. Kopfstück/Basis/Kurzschlussbügelhalter-Einheit (210) für einen Mikrogasgenerator umfassend: i) ein Paar von Kontaktstiften (211, 211'), die durch das Kopfstück (2) hermetisch versiegelt sind; und dadurch gekennzeichnet, dass ii) im Kurzschlussbügelhalter ein Kurzschlussbügel angebracht ist, um die Kontaktstifte (211, 211') kurzzuschließen, wenn die Kopfstück/Basis/Kurzschlussbügelhalter-Einheit (210) nicht mit einem Steckverbinder verriegelt ist.
  2. Kopfstück/Basis/Kurzschlussbügelhalter-Einheit (210) nach Anspruch 1, der aus einem technischen Polymer hergestellt ist.
  3. Kopfstück/Basis/Kurzschlussbügelhalter-Einheit (210) nach Anspruch 2, der aus einem faserverstärkten Polybutylenterephthalat hergestellt ist.
  4. Kopfstück/Basis/Kurzschlussbügelhalter-Einheit (210) nach Anspruch 3, der aus einem glasfaserverstärkten Polybutylenterephthalat hergestellt ist.
  5. Kopfstück/Basis/Kurzschlussbügelhalter-Einheit (210) nach Anspruch 1, ferner umfassend einen Primärladungshalter, der mit dem Kopfstück/Basis/Kurzschlussbügelhalter-Element vereinigt ist.
  6. Kopfstück/Basis/Kurzschlussbügelhalter-Einheit (210) nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Abzugsöffnung, um ein freies Entweichen von Gas aus dem nicht versiegelten Volumen des Generators, in das die Kopfstück/Basis/Kurzschlussbügelhalter-Einheit montiert ist, zu gestatten.
  7. Kopfstück/Basis/Kurzschlussbügelhalter-Einheit (210) nach Anspruch 1, ferner umfassend ein Verriegelungsmerkmal in der Basis, um die Kopfstück/Basis/Kurzschlussbügelhalter-Einheit mit einem Steckverbinder zu verriegeln.
  8. Kopfstück/Basis/Kurzschlussbügelhalter-Einheit (210) nach Anspruch 7, ferner umfassend ein Keilverbindungsmerkmal, um die Kopfstück/Basis/Kurzschlussbügelhalter-Einheit mit dem Steckverbinder auszurichten.
  9. Mikrogasgenerator (200), umfassend: (a) eine Kopfstück/Basis/Kurzschlussbügelhalter-Einheit (210) nach Anspruch 1; (b) wobei das Paar von Kontaktstiften (211, 211') parallel verläuft; (c) wobei jeder Kontaktstift einen Kopf, der über die Oberseite eines Kopfstückabschnitts der Kopfstück/Basis/Kurzschlussbügelhalter-Einheit (210) vorspringt, und einen Körper, der durch einen Basisabschnitt davon vorspringt, aufweist; (d) ein Zündelement, das die Köpfe der Kontaktstifte verbindet; (e) eine Primärladung (217), die sich neben dem Zündelement befindet und zur Zündung durch dieses geeignet ist; (f) optional eine Sekundärladung, die durch die Primärladung gezündet werden soll; (g) einen einzelnen O-Ring (218), der auf einer äußeren Schulter der Basis der Kopfstück/Basis/Kurzschlussbügelhalter-Einheit (210) sitzt, wobei die Schulter zum Kopfstück hin aufwärts gerichtet ist; und (h) eine Ausgabedose, die von der Richtung des Kopfstücks her über der Kopfstück/Basis/Kurzschlussbügelhalter-Einheit (210) angebracht ist, durch Zusammenpressen des O-Rings (218) abdichtend mit ihrer Basis in Eingriff steht, und um eine Unterkante ihrer Basis gefalzt ist.
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