EP1455160A1 - Metall-Fixiermaterial-Durchführung und Verfahren zur Fertigung eines Grundkörpers einer Metall-Fixiermaterial-Durchführung - Google Patents

Metall-Fixiermaterial-Durchführung und Verfahren zur Fertigung eines Grundkörpers einer Metall-Fixiermaterial-Durchführung Download PDF

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EP1455160A1
EP1455160A1 EP04002670A EP04002670A EP1455160A1 EP 1455160 A1 EP1455160 A1 EP 1455160A1 EP 04002670 A EP04002670 A EP 04002670A EP 04002670 A EP04002670 A EP 04002670A EP 1455160 A1 EP1455160 A1 EP 1455160A1
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EP
European Patent Office
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fixing material
metal
opening
base body
metal fixing
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Thomas Dipl.-Ing. Fink
Neil Heeke
Adolf Olzinger
Thomas Dipl.-Ing. Pfeiffer
Reinhard Ranftl
Richard Dr. Bender
Bartholomäus Forster
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Schott AG
Original Assignee
Schott AG
Carl Zeiss AG
Schott Glaswerke AG
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    • F42B3/00—Blasting cartridges, i.e. case and explosive
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    • F42B3/195—Manufacture
    • F42B3/198—Manufacture of electric initiator heads e.g., testing, machines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F42B—EXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
    • F42B3/00—Blasting cartridges, i.e. case and explosive
    • F42B3/10—Initiators therefor
    • F42B3/103—Mounting initiator heads in initiators; Sealing-plugs
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
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    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
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    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12493—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
    • Y10T428/12535—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.] with additional, spatially distinct nonmetal component

Definitions

  • the invention relates to a metal fixing material feedthrough, in detail with the features from the preamble of claim 1; also a method for Manufacture of a basic body of a metal fixing material feedthrough, in Individual with the features from the preamble of claim 23.
  • Metal fixation bushings are available in different versions in the Prior art known. This means vacuum-tight Fusion of fixing materials, especially glasses in metals.
  • the Metals act as electrical conductors. Representative is US-A-5 345 872, US-A-3 274 937. Such implementations are in electronics and electrical engineering. That to melt glass used here serves as an insulator.
  • Typical metal fixation bushings are constructed in such a way that metallic inner conductors in one Preformed sintered glass part are melted, the sintered glass part or the glass tube into an outer metal part with the so-called base body is melted down.
  • lighters apply, for example. These will used among other things for airbags or belt tensioners in motor vehicles.
  • the metal fixing material bushings are part of one Ignition device.
  • the entire ignition device includes the metal fixing material feedthrough an ignition bridge, the explosives and one Metal cover that tightly encloses the ignition mechanism. Through the Can carry out either one or two or more than two metallic ones Pins are passed through. In a preferred embodiment with a Metallic pin, the housing is grounded, with a preferred two-pin Execution of one of the pens.
  • the ignition device described above will used in particular for airbags or for belt tensioners in motor vehicles.
  • Known ignition devices of the type mentioned or similar are described in US 6 274 252, US 5 621 183, DE 29 04 174 A1 or DE 199 27 233 A1, the Full disclosure content in the present application is included.
  • Ignition devices comprise a metal base body, for example a metal sleeve is designed as a turned part.
  • the metal base body has at least one Through opening through which at least one metal pin is passed.
  • Execution is material and cost intensive.
  • the invention is therefore based on the object of carrying out a metal fixing material of the type mentioned at the outset in such a way that they are high strength with little material and labor and suitability is characterized for higher loads and also assembly errors, which are characterized by the inaccurate assignment of the individual elements can be avoided.
  • the metal fixing material feedthrough comprises a metallic base body, through which at least one metal pin is passed.
  • a metallic base body through which at least one metal pin is passed.
  • these metal pins are preferably arranged parallel to one another.
  • At least one the metal pins are arranged in a through opening in the base body and against this by fixing material, preferably in the form of a Glass plug, fixed.
  • the base body is made by one Sheet metal element formed, wherein in a first embodiment at least Through opening generated by a separation process, in particular punching becomes.
  • the base body itself is preferably also made of a solid material punched out, but the final geometry of the body by Forming process, e.g. deep drawing obtained.
  • the end contour describing the outer contour and the Basic geometry describing through opening at least by one Separation process, in particular punching. End geometry means that this no longer has to be formed.
  • Basic geometry means that this is either not required at all the final geometry represents or changes to this Changes due to further manufacturing processes, in particular Forming processes can be carried out, the final geometry first is achieved by these additional procedures.
  • Between the front and Back are means to avoid a relative movement of fixing material in Direction of the back opposite the inner circumference of the through opening intended.
  • the means are an integral part of the basic body or form with this a structural unit.
  • the generation of the geometry by a separation process means that the Final geometry on the outer circumference of the base body by cutting and the Geometry of the through opening is made by punching.
  • the solution according to the invention makes it possible to use less expensive ones Manufacturing processes and raw materials, where the Material use is significantly minimized.
  • the entire base body be formed as an integral component, in which the metal pin by means Fixing material is melted down. Another major advantage is in that even under increased loads on the individual metal pin, for Example of a pressure load, a pushing out of the metal pin with the Glass plug from the through opening is safely avoided.
  • the whole Version also builds smaller in width and is smaller in size ensuring the secure fixation of the metal pin in the base body too suitable for higher forces.
  • the second metal pin is a Ground pin on the back of the base body placed or attached to ground. This eliminates the need for additional measures to include one in the body Fixing material fixed metal pin to ground or electrically with the To couple the basic body. Furthermore, there is only one pin in a through opening to fix, whereby the possibilities become more diverse, the single pen completely secure in the circumferential direction and the possible Connection area for the ground pin can be enlarged.
  • a glass plug for example, a glass plug, a ceramic plug, is used as the fixing material Glass ceramic wad or a high performance polymer use.
  • the means for preventing a relative movement between the fixing material and the passage opening are characterized by measures on the base body.
  • measures are taken on the base body that can be implemented during production, particularly during the stamping process.
  • the through opening between the rear and front is characterized by a change in the cross-sectional profile.
  • at least two areas of different internal dimensions are provided, when designed as a through opening with a circular cross section with different diameters.
  • the change in cross-section can take place in stages or continuously. In the latter case, the through opening between the front and the rear is conical, with this narrowing towards the rear.
  • the measures on the base body are generally further characterized by the provision of a plurality of recesses or projections. These form at least one undercut, viewed from the rear, arranged on the inner circumference of the through opening in the base body between the rear and the front, the front being free of such undercuts.
  • a symmetrical design of the through opening it is characterized by three partial areas - a first partial area which extends from the rear towards the front, a second adjoining one and a third partial area which extends from the front towards the rear.
  • the second section is characterized by smaller or larger dimensions of the through opening than the first and third sections.
  • the first and third partial regions are then preferably characterized by identical cross-sectional dimensions.
  • a plurality of in Circumferentially spaced from each other on a common length projections arranged between the front and rear sides can be provided. These are usually stamped, i.e. H. local deformation under pressure in the Area of the back. The manufacturing process is therefore special inexpensive.
  • Fixing material plug and through opening Another way to avoid relative movement between Fixing material plug and through opening consists in the formation of a non-positive connection between these.
  • the through opening faces after punching the through opening essentially has the final diameter.
  • you can the punched through opening itself can still be processed, for example be ground without significantly changing the final diameter.
  • the Through opening can have a circular cross section.
  • Other Possibilities are conceivable, for example an oval cross section.
  • the process for producing a base body of a metal bushing is characterized in that the final contour describing the outer geometry due to a cutting process free of exciting machining from a sheet metal part predefined thickness is obtained.
  • the achievement of the Initial shape of the basic geometry describing the through opening Forming the through opening for at least one metal pin by punching out from the sheet metal part. Both processes can be done in a cost-saving manner Tool and an operation can be relocated.
  • the undercuts in the Through openings are formed by deforming the through opening, for example embossing.
  • the individual embossing process can be done before or after Punching process. Embossing and Punching process on the same side of the body to avoid unnecessary Avoid changes in workpiece position and possible these procedures to run immediately one after the other.
  • embossing parameters can be set to a symmetrical one To ensure execution of the through opening.
  • FIG. 1 a illustrates an axial section of a first embodiment of a metal fixing material bushing 1 designed according to the invention, for example for use as an igniter of an airbag.
  • This comprises a base body 3 forming a metal sleeve 2, to which two mutually parallel metal pins 4 and 5 are electrically coupled.
  • the two metal pins 4 and 5 are arranged parallel to each other. One acts as a conductor, while the second is grounded.
  • the first metal pin 4 acts as a conductor and the metal pin 5 as a ground pin.
  • At least one of the metal pins, in particular the metal pin 4 functioning as a conductor, is guided through the base body 3.
  • the ground pin 5 is attached directly to the back 12 of the base body 3 in the case shown.
  • the metal pin 4 is melted on a part 1 1 of its length 1 in fixing material 34, in particular a glass plug 6 cooled from a glass melt.
  • the metal pin 4 projects at least on one side beyond the end face 7 of the glass plug 6 and in the embodiment shown is flush with the second end face 8 of the glass plug 6.
  • the base body 3 is preferably designed as a stamping element 9. This means that the geometry describing the outer contour, in particular the outer circumference 10, was produced by cutting, preferably punching.
  • the stamped part can either continue to be used in the geometry as it exists after the stamping process, or it can be reshaped in a further work step, for example deep-drawn.
  • the through opening 11 provided for receiving and fixing the metal pin 4 by means of the glass plug 6 is produced according to the invention in a preferred embodiment by a punching-out process in the form of the hole. Subsequently, the metal pin 4 on the rear side 12 of the metal fixing material feedthrough 1 is inserted together with the glass plug into the through opening 11 and the metal body containing the glass plug and the metal pin is heated, so that after a cooling process the metal shrinks and thus a non-positive connection between Glass plug 6 with metal pin 4 and base body 3 is formed. It is also conceivable to introduce the fixing material in the molten or flowable state, in particular the glass melt, from the front 13 into the through opening 11.
  • a positive and material connection is then formed between the outer circumference 14 of the metal pin 4 and the inner circumference 15 of the through opening 11 in order to loosen the metal pin 4 with the glass plug 6 when the entire metal fixing material feedthrough 1 is fired
  • means are provided to prevent a relative movement between the fixing material 34 and the inner circumference 15 of the through opening in the direction of the rear side 12, which are designated here by 35. These act as barbs and create a positive connection between the base body 3 and the glass plug 6 under the action of tensile force and / or pressure on the glass plug 6 and / or the metal pin 4 and thus prevent it from sliding out on the rear side 12.
  • the through opening 11 is for this purpose designed such that it has an undercut 36 which is formed by a projection 37. This is arranged in the area of the back 12 and closes flush with it in the case shown.
  • the through opening 11, which in the illustrated case is preferably formed with a circular cross section, is characterized by this projection 37 by two different diameters d 1 and d 2 .
  • the diameter d 1 is larger than the diameter d 2 .
  • the diameter d 2 is the diameter of the through opening 11 on the rear side 12.
  • the diameter d 1 is the diameter of the through opening 11 on the front side 13.
  • the through opening 11 is designed with the same diameter d 1 over a substantial part of its extension l d1 , l d2 stands for the formation of the through opening 11 with the diameter d 2 .
  • This means that the through-opening has two partial areas, a first partial area 16 and a second partial area 17, the first partial area 16 being characterized by the diameter d 1 and the second partial area 17 by the diameter d 2 .
  • These diameters are produced by a one-sided punching process in the form of perforation from the front 13 or rear 12 side with subsequent forming process under the action of pressure, in particular embossing, as shown in FIGS. 1b to 1c on the base body 3.
  • the punching and forming process are preferably carried out from the same side, in the case shown from the front 13.
  • the basic body 3 can also be cut out in the context of a punching process or else a previous cutting process, for example water or laser beam cutting. However, this is preferably done by punching out.
  • the tool for this is designed in such a way that the entire base body 3 with a through opening 11 is punched out in one work step from a sheet 38 of a certain sheet thickness b, which corresponds to a thickness D of the base body 3.
  • FIG. 1b illustrates in a schematically simplified representation the design of the punching tool 39 from two part tools, a lower part in the form of a die 40 and an upper part in the form of a punch 41.
  • the punch 41 is moved relative to the sheet 38 resting on the die 40.
  • the direction of feed is indicated by an arrow.
  • the resulting basic body 3 'with regard to its outer end geometry and the geometry of the through opening 11' after punching is shown in Figure 1 c. In this state and in this position, the base body 3 'can be subjected to a further stamping process in order to achieve the geometry of the through opening 11 shown in FIG.
  • the stamping tool 42 is the front side 23 of the The base body 3 'is assigned and is effective at the through opening 11 ", as is the case after punching, from the front side 12 in the direction of the rear side 12.
  • the effective depth t 1 which in the final state of the base body 3 is the distance of the undercut 36 from the Characterized the front side 13, is guaranteed by the shape of the embossing tool 42 and the embossing depth caused thereby or only the embossing depth ..
  • Figure 1 e illustrates the position of the embossing tool 42 relative to the base body 3 'in the final state, ie after embossing has been carried out, in In this state, the base body 3 'corresponds to the base body 3.
  • metallic materials with good flowability are used as sheets 38 or thin-walled elements under the pressure applied.
  • Cu-Ni alloys or Al alloys or Ni or Fe alloys are preferably used as metals.
  • the Through opening 11 has a circular cross section.
  • other forms in which case an undercut by change the inside dimensions of the opening is formed.
  • FIG. 2a illustrates an axial section through a metal fixing material feedthrough 1.2 a further embodiment according to the invention of the basic body 3.2.
  • the basic structure of the metal fixing material feedthrough 1.2 corresponds to that described in Figure 1, which is why the same elements same reference numerals are used.
  • the through opening 11.2 is conical. This will decrease the diameter d starting from the front 13.2 to the rear 12.3 continuously. This constant reduction in diameter by forming a cone forms the Means 35 for preventing a relative movement between the fixing means and the inner circumference 15 of the through opening.
  • FIG. 2b illustrates the basic body 3 'that results after the punching out process after the punching out.
  • a through opening 11 'with identical dimensions throughout can be seen.
  • FIG. 2c illustrates the embossing tool 43, which has a conical configuration and acts on the base body 3 'according to FIG. 2b against a die 44 from the front 13.2.
  • FIG. 3 discloses a combination of the embodiment according to FIGS. 1 and 2, in which only part of the through opening 11.3 is conical.
  • the through opening 11.3 of the metal fixing material feedthrough 1.3 in particular in the base body 3.3, is also divided into two sections, a first section 16.3 and a second section 17.3.
  • the second section 17.3 is characterized by a constant diameter d 2.3 over its length I d2.3 .
  • the second section 17.3 extends from the rear 12.3 towards the front 13.3.
  • the first sub-area 16.3 is characterized by a constant reduction in the cross-section of the through opening 11.3. The reduction takes place from a diameter d 1.3 to a diameter d 2.3 .
  • the smaller diameters on the rear sides 12.2, 12.3 according to the explanations in FIGS. 2 and 3 offer the advantage of a larger connection surface 18 for the metal pin 5.2 or 5.3, in particular the ground pin.
  • the undercut 36.3 results from the change in diameter from the second to the first partial area 16.3.
  • the asymmetrical geometry of the through opening 11 from the front 13 to Back 12 looks at the advantage of preventing slipping out or pulling out the glass plug 6 on the rear side 12 or in the direction this. Furthermore, due to the asymmetrical geometry during assembly easier orientation for the installation position of the individual elements, in particular the metal pins 4 and 5 are given. Due to the Undercut is a detachment of the assembly from metal pin 4 and Glass plug 6 from the base body avoided when igniting. The additional Material on the back 12 offers the advantage of a larger connection area for the metal pin 4.5. It also increases strength the glass seal of the metal pin when pressure is applied to the front.
  • FIGS. 4 and 5 illustrate two further designs of a metal fixing material lead-through 1.4 and 1.5 according to the invention with a through opening 11.4 and 11.5.
  • the through opening 11 can be divided into three sub-areas.
  • the first and third partial areas 20 and 22 preferably being characterized by the same diameter d 20 and d 22 .
  • the second partial region 21 is characterized by a smaller diameter d 21 than the diameters d 20 and d 22 and thus forms a projection 23.
  • the surfaces 24 and 25 directed toward the front 13.4 and rear 12.2 each form the stop surfaces for the glass plug 6.4 in the axial direction.
  • This embodiment is characterized by a fixation of the glass plug 6.4 in both directions, so that this configuration of the base body is particularly advantageously suitable for being able to be installed and positioned as desired, in particular with regard to the connection of the metal pins 4.4.
  • FIG Metal fixing material lead-through 1.5 in particular of the base body 3.5.
  • this can be subdivided into at least three sub-areas, these being individual Sub-areas, which are designated here with 20.5, 21.5 and 22.5, a recess Describe 26, arranged between the back and front 12.5 and 13.5 is.
  • the two outer sections - first section 20.5 and third Sub-area 22.5 - form projections 27 and 28.
  • the facing one another Surfaces 29 and 30 of the individual projections 27 and 28 form one Stop for the cooled glass plug 6.5 when shifting between Back 12.5 and front 13.5. Both versions require one Increase the required hydrostatic forces to the glass plug 6 under Shear of parts of these in motion under pressure.
  • the basic body 3.4 according to FIG. 4 is produced by stamping the Base body 3 'with a through opening 11' with a constant diameter.
  • the lead is achieved by embossing on both sides with a predefined embossing depth and an embossing tool with a larger diameter than after punching existing diameter of the through opening 11 'achieved. Due to the Increase in the surface tension of the material on the base body 3 'below The embossing tool has an influence when the flow limit is exceeded Flow of the material, which then forms the projection 23. It is irrelevant whether the embossing process first from the front or back of the Basic body made from.
  • the embossing forces and However, the embossing depth can be chosen equally on both sides.
  • the executions made apply analogously also to the formation of the base body according to FIG. 5.
  • the two projections 27 and 28 in the area of the front and back 12 and 13 are then through to the Front and rear sides 12, 13 on the base body 3.5 'take effect Pressure forces formed.
  • the shape of the recess shown is idealized.
  • Figures 4 and 5 illustrate measures on the base body 3.4 and 3.5, in particular the through openings 11.4 and 11.5 to prevent Relative movement of the glass plug 6 relative to the latter, as shown in FIGS. 6 and 7 exemplary measures on the metal pin 4.6 and 4.7, respectively, for prevention the exit of the metal pin 4.6 or 4.7 from the glass plug 6.6 or 6.7 serve during the test and also during the ignition process.
  • It poses 6 shows a combination of the embodiment shown in FIG additional modification of the metal pin 4.6.
  • the pin 4.6 points in Coupling area with the base body 3.6 at least one projection, this is designated 31 and extends in the circumferential direction around the Outer circumference 32 of the pin 4.6.
  • the version shown is around a projection 31 which extends around the entire outer circumference 32 of the Metal pin 4.6 extends. This can be caused by compressing or crushing the Metal pin 4.6 are formed.
  • Another possibility, not shown here, includes the arrangement of several adjacent to each other in the circumferential direction, preferably arranged at the same distance from each other Protrusions on the metal pin 4.6 in the area of the coupling in the base body 3.6.
  • the Feature of the projections on the metal pin 4.6 contributes significantly to the improvement of Strength of connection. This feature prevents the removal of the Metal pin 4.6 during a corresponding test, in which normally the metal pin in case of tensile stress and removal of the glass plug failed. This applies analogously to the configuration according to FIG. 7.
  • the metal pin 4.7 has a plurality in the contact area with the glass melt of projections arranged over the axial extent of the through opening on, which are connected in series. In the simplest case, one becomes Corrugation 33 used. With this the same effect can be achieved as in Figure 6 described. The remaining structure corresponds to that in FIG. 6 described, which is why the same reference numerals for the same elements be used.
  • Figure 8 describes an embodiment in which over the entire extent the through opening 11.8 between the rear 12 and the front 13 the same diameter is formed, in the area of the back 12.8 Base body 3.8 is exposed to an embossing process. This is done by Pressurizing the back 12.8, this pressurizing made selectively in the area of the circumference of the through opening 11.8 becomes. The pressure is exerted on the back 12.8. This leads to selective or over the entire area of the The circumference of the through opening 11 corresponds to the metal pin 4.8 aligned projections form the pressure conditions in the Through opening 11 starting from the front 13.8 to the rear 12.8 decisively influence.
  • the in Projections arranged at the same distance from one another in the circumferential direction 37.81, 37.82 generated.
  • the glass plug 6.8 can be formed here as a pressed part his.
  • FIG. 9 illustrates an embodiment in which, however, the inner circumference 15.8 of the through opening 11.8 is characterized by a substantially constant mean diameter d 1 and, furthermore, in order to achieve the holding effect for the glass plug 6.8, either the inner circumference 15.8 of the through opening 11.8 in the base body 3.8 or the outer circumference the glass plug 6.9 a surface treatment, in particular a cutting surface treatment, such as. B. has been subjected to sandblasting or pickling. Roughness values in the range of ⁇ ⁇ 10 ⁇ m are realized. The roughening of the surface serves the fit and supports the strength.
  • the entire inner circumference 15 of the through opening 11.5 is preferably subjected to a corresponding surface treatment. There is also the possibility of restricting the surface treatment to only a partial area, which should extend at least in the area of the rear side 12.9.
  • the glass plug to be inserted into the base body is additionally surrounded by a sleeve. Then both Surface of the through opening and / or the sleeve and / or the metal pin to be roughened.
  • FIG. 10 Another alternative embodiment is illustrated in FIG. 10.
  • the through opening 11.9 is characterized by a larger diameter d 2 in the area of the rear side 12.9 than on the front side 13.9.
  • This design makes it possible to design through openings 11.9 even in thicker base bodies 3.9.
  • the through opening 11.10 is punched, for example, or drilled out only in the partial area 45.10.
  • the second partial area 46.10 is formed, for example, by drilling this partial area 46.10.
  • the glass plug 6.10 is inserted and held in the drilled out portion 46.10 with the metal pin 4.10.
  • the pen carrier 100 includes one Metal pin 103 that is embedded in an insulated fill 104 that is preferably made of Glass is formed.
  • the pin carrier comprises a base body 101.1, which Except metal pin 103 and a sleeve 101.2 with an inner wall surface 101.2.1.
  • the end of the melted part of the metal pin 103 by means of a Bridge 105 with the base 101.1 electrically connected.
  • the Through opening 106 is in the base body, for example.
  • the through opening can be, as before, in FIGS. 1 to 10 described can be introduced into the base body. Together with the The basic body 101.1 can be opened as described above be punched out.
  • the through opening is preferably together with the Basic body punched out.
  • the base body very particularly preferably forms together with the sleeve 1012 a one-piece component.
  • the making of a one-piece component can happen, for example, that a stamped part in a process step is punched out and the sleeve is obtained by deep drawing becomes.
  • Gold for example, is used as the coating material used. Coating by electrolytic means is preferred applied.
  • the coating serves to reduce the electrical resistance at the Transition point 108 between a plug 120 which is inserted into the sleeve and to keep the inside 101.1.2 of the sleeve 101.2 low.
  • the plug is designated 120 in this figure.
  • the at Designs according to the prior art as a turned part Base body 3 replaced by stamped parts.
  • the individual measures for Avoid pulling the metal pin 4 out of the base body Load in the individual figures on the base body 3 and to avoid pulling the metal pin out of the fixing material on the metal pin can also be used in combination with each other reach.
  • the execution is not restricted subjected.
  • designs are sought that have high strength the overall connection between the metal pin 4 and the base body 3 and thus ensure the metal fixing material feedthrough 1.
  • the Through openings are formed with different cross sections.
  • circular cross sections are preferably selected. Training the undercuts are an integral part of the basic body.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Metall-Fixiermaterial-Durchführung (1) für Anzünder von Airbags oder Gurtspannern, insbesondere Metall-Glas-Durchführung; mit wenigstens einem Metallstift (4,5) der in einer Durchgangsöffnung (11) im Grundkörper (3) in einem Fixiermaterial (6) angeordnet ist, wobei der Grundkörper eine Vorder- (8) und eine Rückseite (7) aufweist gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: der Grundkörper (3) wird von einem Element gebildet, wobei die die Durchgangsöffnung (11) beschreibende Grundgeometrie wenigstens durch einen Trennvorgang erzeugt wird; zwischen Vorderseite und Rückseite des Grundkörpers (3) sind Mittel (35) zur Vermeidung einer Relativbewegung von Fixiermaterial (6) in Richtung der Rückseite (7) gegenüber dem Innenumfang der Durchgangsöffnung vorgesehen. <IMAGE> <IMAGE> <IMAGE> <IMAGE> <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Metall-Fixiermaterial-Durchführung, im Einzelnen mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1; ferner ein Verfahren zur Fertigung eines Grundkörpers einer Metall-Fixiermaterial-Durchführung, im Einzelnen mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff von Anspruch 23.
Metall-Fixiermaterial-Durchführungen sind in verschiedenen Ausführungen im Stand der Technik vorbekannt. Darunter versteht man vakuumdichte Verschmelzungen von Fixiermaterialien, insbesondere Gläsern in Metallen. Die Metalle fungieren dabei als elektrische Leiter. Stellvertretend wird dabei auf US-A-5 345 872, US-A-3 274 937 verwiesen. Derartige Durchführungen sind in der Elektronik und der Elektrotechnik weit verbreitet. Das zum Einschmelzen verwendete Glas dient hierbei als Isolator. Typische Metall-Fixiermaterial-Durchführungen sind derart aufgebaut, dass metallische Innenleiter in ein vorgeformtes Sinterglasteil eingeschmolzen werden, wobei das Sinterglasteil oder das Glasrohr in ein äußeres Metallteil mit dem so genannten Grundkörper eingeschmolzen wird. Als bevorzugte Anwendungen derartigen Metall-Fixiermaterial-Durchführungen gelten beispielsweise Anzünder. Diese werden unter anderem für Airbags oder Gurtspanner bei Kraftfahrzeugen verwendet. In diesem Fall sind die Metall-Fixiermaterial-Durchführungen Bestandteil einer Zündvorrichtung. Die gesamte Zündvorrichtung umfasst außer der Metall-Fixiermaterial-Durchführung eine Zündbrücke, den Sprengstoff sowie eine Metallabdeckung, die den Zündmechanismus dicht umschließt. Durch die Durchführung können entweder ein oder zwei oder mehr als zwei metallische Stifte hindurchgeführt werden. Bei einer bevorzugten Ausführung mit einem metallischen Stift liegt das Gehäuse auf Masse, bei einer bevorzugten zweipoligen Ausführung einer der Stifte. Die zuvor beschriebene Zündvorrichtung wird insbesondere für Airbags oder für Gurtspanner bei Kraftfahrzeugen verwendet. Bekannte Zündvorrichtungen der genannten oder ähnlicher Art sind beschrieben in US 6 274 252, US 5 621 183, DE 29 04 174 A1 oder DE 199 27 233 A1, deren Offenbarungsgehalt vollumfänglich in die vorliegende Anmeldung mitaufgenommen wird. Die zuvor genannten Zündeinheiten weisen zwei Metallstifte auf. Es sind aber auch elektronische Zündvorrichtungen möglich, die nur einen einzigen Stift aufweisen. Die im Stand der Technik gezeigten Zündvorrichtungen umfassen ein Metallgrundkörper, bspw. eine Metallhülse, die als Drehteil ausgeführt ist. Der Metallgrundkörper weist wenigstens eine Durchgangsöffnung auf durch die wenigstens ein Metallstift durchgeführt wird. Ein wesentliches Problem dieser Ausführung besteht dabei darin, dass eine derartige Ausführung material- und kostenintensiv ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Metall-Fixiermaterial-Durchführung der eingangs genannten Art derart zu gestalten, dass diese durch eine hohe Festigkeit mit geringem Material- und Arbeitsaufwand und der Eignung für höhere Belastungen charakterisiert ist und ferner Montagefehler, die sich durch die ungenaue Zuordnung der einzelnen Elemente ergeben, vermieden werden.
Die erfindungsgemäße Lösung ist durch die Merkmale des Anspruches 1 charakterisiert. Die verfahrensmäßige Umsetzung zur Herstellung eines Grundkörpers ist in Anspruch 34 beschrieben. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen wiedergegeben.
Die Metall-Fixiermaterial-Durchführung umfasst einen metallischen Grundkörper, durch den wenigstens ein Metallstift durchgeführt ist. Sind in einer bevorzugten Ausführungsform zwei Metallstifte vorgesehen, so stellt einer der beiden wenigstens mittelbar, d. h. direkt oder indirekt über weitere Elemente die Masseverbindung zum Grundkörper her. Bei Ausführung mit zwei Metallstiften sind diese Metallstifte bevorzugt parallel zueinander angeordnet. Wenigstens einer der Metallstifte ist dabei in einer Durchgangsöffnung im Grundkörper angeordnet und gegenüber diesem durch Fixiermaterial, vorzugsweise in Form eines Glaspfropfens, fixiert. Erfindungsgemäß wird der Grundkörper von einem Blechelement gebildet, wobei in einer ersten Ausführungsform zumindest die Durchgangsöffnung durch einen Trennvorgang, insbesondere Stanzen, erzeugt wird. Der Grundkörper selbst wird bevorzugt ebenfalls aus einem Vollmaterial ausgestanzt, die Endgeometrie des Grundkörpers aber durch einen Umformprozess bspw. Tiefziehen erhalten. In einer bevorzugten Ausführungsform wird auch bereits die äußere Kontur beschreibende Endgeometrie und die die Durchgangsöffnung beschreibende Grundgeometrie wenigstens durch einen Trennvorgang, insbesondere Stanzen, erzeugt. Endgeometrie bedeutet, dass an dieser keine Umformvorgänge mehr vorgenommen werden müssen. Grundgeometrie bedeutet, dass diese entweder bei keinerlei erforderlichen weiteren Änderungen die Endgeometrie darstellt oder an dieser noch Veränderungen durch weitere Fertigungsverfahren, insbesondere Umformverfahren vorgenommen werden können, wobei die Endgeometrie erst nach diesen zusätzlichen Verfahren erzielt wird. Zwischen Vorderseite und Rückseite sind Mittel zur Vermeidung einer Relativbewegung von Fixiermaterial in Richtung der Rückseite gegenüber dem Innenumfang der Durchgangsöffnung vorgesehen. Die Mittel sind integraler Bestandteil des Grundkörpers oder bilden mit diesem eine bauliche Einheit.
Die Erzeugung der Geometrie durch einen Trennvorgang bedeutet, dass die Endgeometrie am Außenumfang des Grundkörpers durch Ausschneiden und die Geometrie der Durchgangsöffnung durch Lochen hergestellt wird. Um die sich daraus ergebende Problematik beim Einschmelzen des einzelnen Metallstiftes in einer Durchgangsöffnung und ferner die Sicherheit gegenüber einem Austreten der Einheit Fixiermaterial und Metallstift in den Griff zu bekommen, sind die Mittel zur Vermeidung einer Relativbewegung von Fixiermaterial in Richtung der Rückseite gegenüber dem Innenumfang der Durchgangsöffnung vorgesehen. Diese fungieren quasi als Widerhaken und führen bei Relativbewegung in Richtung Rückseite zu einem Formschlusses zwischen Fixiermaterialpfropfen, insbesondere Glaspfropfen und Grundkörper. Diese umfassen beispielsweise wenigstens eine örtliche Verengung in der Durchgangsöffnung, wobei diese im gesamten Bereich des Innenumfanges, ausgenommen an der Vorderseite des Grundkörpers vorgesehen werden kann.
Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht es zum einen auf kostengünstigere Herstellungsverfahren und Ausgangsmaterialien zurückzugreifen, wobei der Materialeinsatz erheblich minimiert wird. Ferner kann der gesamte Grundkörper als integrales Bauteil ausgebildet sein, in welches der Metallstift mittels Fixiermaterial eingeschmolzen wird. Ein weiterer wesentlicher Vorteil besteht darin, dass auch unter erhöhten Belastungen auf den einzelnen Metallstift, zum Beispiel einer Druckbelastung, ein Herausdrücken des Metallstiftes mit dem Glaspfropfen aus der Durchgangsöffnung sicher vermieden wird. Die gesamte Ausführung baut ferner in der Breite kleiner und ist bei geringerer Baugröße durch die Gewährleistung der sicheren Fixierung des Metallstiftes im Grundkörper auch bei höheren Kräften geeignet.
Entscheidend ist dabei, dass die örtliche Verengung des Querschnittes im Bereich der Rückseite oder aber zwischen Rückseite und Vorderseite erfolgt, wobei jedoch die Vorderseite immer durch einen größeren Durchmesser charakterisiert ist.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist der zweite Metallstift als Massestift an der Rückseite des Grundkörpers auf Masse gelegt bzw. befestigt. Damit entfallen zusätzliche Maßnahmen, um einen im Grundkörper mit Fixiermaterial fixierten Metallstift auf Masse zu legen bzw. elektrisch mit dem Grundkörper zu koppeln. Ferner ist nur noch ein Stift in einer Durchgangsöffnung zu fixieren, wobei die Möglichkeiten damit vielfältiger werden, den einzelnen Stift vollständig in Umfangsrichtung sicher zu fixieren und die mögliche Anbindungsfläche für den Massestift kann vergrößert werden.
Als Fixiermaterial findet beispielsweise ein Glaspfropfen, ein Keramikpfropfen, ein Glaskeramikpfropfen oder ein Hochleistungspolymer Verwendung.
Für die konkrete Ausgestaltung der Mittel zur Verhinderung einer Relativbewegung zwischen Fixiermaterial und Durchgangsöffnung, insbesondere des Herausgleitens, bestehen eine Mehrzahl von Möglichkeiten. Diese sind durch Maßnahmen am Grundkörper charakterisiert. Im einfachsten Fall wird auf Maßnahmen am Grundkörper zurückgegriffen, die bei der Fertigung, insbesondere beim Stanzvorgang, mit realisiert werden können. Dabei zeichnet sich die Durchgangsöffnung zwischen Rückseite und Vorderseite durch eine Änderung des Querschnittsverlaufes aus. Im einfachsten Fall sind wenigstens zwei Bereiche unterschiedlicher Innenabmessungen, bei Ausführung als Durchgangsöffnung mit kreisrundem Querschnitt mit unterschiedlichem Durchmesser vorgesehen. Die Querschnittsänderung kann dabei in Stufen oder aber stetig erfolgen. Im letztgenannten Fall ist die Durchgangsöffnung zwischen Vorder- und Rückseite konisch ausgestaltet, wobei diese sich zur Rückseite hin verengt.
Die Maßnahmen am Grundkörper sind in der Regel des Weiteren durch das Vorsehen von mehreren Ausnehmungen bzw. Vorsprüngen charakterisiert. Diese bilden wenigstens eine von der Rückseite ausgehend betrachtet am Innenumfang der Durchgangsöffnung im Grundkörper zwischen Rückseite und Vorderseite angeordnete Hinterschneidung, wobei die Vorderseite frei von derartigen Hinterschneidungen ist. Bei symmetrischer Ausführung der Durchgangsöffnung ist diese durch drei Teilbereiche charakterisiert - einen ersten Teilbereich, der sich von der Rückseite in Richtung Vorderseite erstreckt, einen zweiten sich daran anschließenden und einen dritten Teilbereich, der sich von Vorderseite in Richtung Rückseite erstreckt. Der zweite Teilbereich ist durch geringere oder größere Abmessungen der Durchgangsöffnung als der erste und dritte Teilbereich charakterisiert. Vorzugsweise sind dann der erste und dritte Teilbereich durch identische Querschnittsabmessungen charakterisiert.
Bei Ausführungen mit mehr als zwei Bereichen unterschiedlicher Abmessungen, insbesondere unterschiedlichen Durchmessers werden Verfahren gewählt, die durch beidseitige Bearbeitung des Grundkörpers entstehen. Wird bei den vorher beschriebenen Ausführungen auf eine asymmetrische Gestaltung der Durchgangsöffnung abgestellt, so wird bei diesen Ausführungen mit mehr als zwei Bereichen vorzugsweise eine Ausgestaltung der Durchgangsöffnung gewählt, die hinsichtlich der Einbauposition beliebig verwendbar ist. Diese ist, bezogen auf eine theoretische Mittenachse, die senkrecht zur Stiftachse des im Grundkörper geführten Stiftes verläuft und sich im Mittenbereichs des Grundkörpers erstreckt, symmetrisch ausgebildet. Damit können Vorder- und Rückseite hinsichtlich ihrer Funktion auch vertauscht werden. Die durch diese gebildeten Hinterschneidungen wirken möglichen Bewegungen des Fixiermaterialpfropfens in beide Richtungen entgegen.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung können auch eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung zueinander beabstandet auf einer gemeinsamen Länge zwischen Vorder- und Rückseite angeordneten Vorsprüngen vorgesehen sein. Diese werden in der Regel durch Prägen, d. h. örtliche Verformung unter Druck im Bereich der Rückseite erzeugt. Das Herstellungsverfahren ist somit besonders kostengünstig.
Eine weitere Möglichkeit zur Vermeidung von Relativbewegungen zwischen Fixiermaterialpfropfen und Durchgangsöffnung besteht in der Ausbildung einer kraftschlüssigen Verbindung zwischen diesen. Normalerweise wird bspw. das Glas zusammen mit dem Metallstift in die Öffnung eingebracht, Glas und Metallring erwärmt, so dass nach dem Abkühlen das Metall auf den Glaspfropfen aufschrumpft. lm allgemeinen weist die Durchgangsöffnung nach dem Stanzen der Durchgangsöffnung im wesentlichen den Enddurchmesser auf. Natürlich kann die gestanzte Durchgangsöffnung selbst noch bearbeitet werden, beispielsweise geschliffen werden, ohne dass sich der Enddurchmesser wesentlich ändert. Die Durchgangsöffnung kann einen kreisrunden Querschnitt aufweisen. Andere Möglichkeiten sind denkbar, beispielsweise ein ovaler Querschnitt.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterentwicklung sind zur zusätzlichen Vermeidung von Relativbewegungen unter Last zwischen Metallstift und Fixiermaterial Maßnahmen am Metallstift vorgesehen. Dabei kann es sich jeweils um sich über den gesamten Außenumfang des Metallstiftes erstreckende Vorsprünge bzw. Ausnehmungen handeln oder aber um in Umfangsrichtung zueinander benachbart mit beliebigen oder fest vordefinierten und fest angeordneten Vorsprünge.
Das Verfahren zur Herstellung eines Grundkörpers einer Metall-Durchführung ist dadurch charakterisiert, dass die die äußere Geometrie beschreibende Endkontur durch einen Trennvorgang frei von spannender Bearbeitung aus einem Blechteil vordefiniertre Dicke gewonnen wird. Ebenso erfolgt die Erzielung der die Ausgangsform der Durchgangsöffnung beschreibenden Grundgeometrie zur Bildung der Durchgangsöffnung für mindestens einen Metallstift durch Ausstanzen aus dem Blechteil. Dabei können beide Vorgänge in kostensparender Weise in ein Werkzeug und einen Arbeitsgang verlegt werden. Die Hinterschneidungen in den Durchgangsöffnungen werden durch Verformung der Durchgangsöffnung gebildet, beispielsweise Prägen. Der einzelne Prägevorgang kann dabei vor oder nach dem Stanzvorgang vorgenommen werden. Vorzugsweise erfolgen Präge- und Stanzvorgang jeweils an der gleichen Seite des Grundkörpers, um unnötige Werkstückpositionsveränderungen zu vermeiden und eventuelle diese Verfahren unmittelbar hintereinander ablaufen zu lassen.
Entsprechend der gewünschten zu erzielenden Geometrien erfolgen die Prägevorgänge einseitig oder beidseitig, wobei im letztgenannten Fall vorzugsweise gleiche Prägeparameter eingestellt werden, um eine symmetrische Ausführung der Durchgangsöffnung zu gewährleisten.
Die erfindungsgemäße Lösung wird nachfolgend anhand von Figuren erläutert. Darin ist im Einzelnen Folgendes dargestellt:
Figur 1a
verdeutlicht eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäß gestalteten Metall-Fixiermaterial-Durchführung;
Figuren 1b bis 1e
verdeutlichen in schematisch stark vereinfachter Darstellung das Grundprinzip eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Grundkörpers gemäß der Erfindung;
Figur 2a
verdeutlicht eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäß gestalteten Metall-Fixiermaterial-Durchführung mit konischer Ausführung der Durchgangsöffnung;
Figuren 2b und 2c
verdeutlichen eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Grundkörpers gemäß Figur 2a nach einem Ausstanzvorgang;
Figur 3
verdeutlicht eine dritte Ausführungsform einer erfindungsgemäß gestalteten Metall-Fixiermaterial-Durchführung mit teilweise konischer Gestaltung der Durchgangsöffnung;
Figur 4
verdeutlicht eine Ausführungsform der erfindungsgemäß gestalteten Metall-Fixiermaterial-Durchführung mit einer einen Vorsprung zwischen Vorder- und Rückseite in der Durchgangsöffnung beschreibenden Kontur;
Figur 5
verdeutlicht eine Ausführungsform der erfindungsgemäß gestalteten Metall-Fixiermaterial-Durchführung mit einer eine Ausnehmung zwischen Vorder- und Rückseite in der Durchgangsöffnung beschreibenden Kontur;
Figur 6
verdeutlicht eine Ausführung gemäß Figur 1 a mit zusätzlichen Vorsprüngen am Metallstift;
Figur 7
verdeutlicht eine Weiterentwicklung gemäß Figur 6;
Figur 8
verdeutlicht eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäß gestalteten Metall-Fixiermaterial-Durchführung mit punktueller Verengung des Querschnittes im Bereich der Rückseite;
Figur 9
verdeutlicht eine Ausführungsform der erfindungsgemäß gestalteten Metall-Fixiermaterial-Durchführung mit Oberflächengestaltung in der Durchgangsöffnung;
Figur 10
verdeutlicht eine weitere alternative Ausführungsform der erfindungsgemäß gestalteten Metall-Fixiermaterial-Durchführung.
Figur 11
verdeutlicht eine Ausführungsform mit einem Metallstift, einen sogenannten Monopin
Die Figur 1a verdeutlicht anhand eines Axialschnittes eine erste Ausführung einer erfindungsgemäß gestalteten Metall-Fixiermaterial-Durchführung 1, beispielsweise für den Einsatz als Anzünder eines Airbags. Dieser umfasst einen eine Metallmanschette 2 bildenden Grundkörper 3, mit welchem zwei zueinander parallele Metallstifte 4 und 5 elektrisch gekoppelt sind. Die beiden Metallstifte 4 und 5 sind parallel zueinander angeordnet. Dabei fungiert einer als Leiter, während der zweite auf Masse gelegt wird. Im dargestellten Fall fungiert der erste Metallstift 4 als Leiter und der Metallstift 5 als Massestift. Wenigstens einer der Metallstifte, insbesondere der als Leiter fungierende Metallstift 4 wird durch den Grundkörper 3 geführt. Der Massestift 5 wird im dargestellten Fall direkt an der Rückseite 12 des Grundkörpers 3 an diesem befestigt. Der Metallstift 4 ist dazu auf einem Teil l1 seiner Länge 1 in Fixiermaterial 34, insbesondere einen aus einer Glasschmelze erkalteten Glaspfropfen 6 eingeschmolzen. Der Metallstift 4 ragt dabei wenigstens auf einer Seite über die Stirnseite 7 des Glaspfropfens 6 hinaus und schließt in der dargestellten Ausführungsform mit der zweiten Stirnseite 8 des Glaspfropfens 6 bündig ab. Auch andere Varianten sind denkbar. Bevorzugt ist nicht nur die Durchgangsöffnung, sondern auch der Grundkörper 3 als Stanzelement 9 ausgeführt. Dies bedeutet, dass die äußere Kontur beschreibende Geometrie, insbesondere der Außenumfang 10 durch Ausschneiden, bevorzugt Stanzen erzeugt wurde. Das Stanzteil kann entweder in der Geometrie wie es nach dem Stanzvorgang vorliegt weiterverwendet werden oder aber in einem weiteren Arbeitsschritt umgeformt werden, bspw. tiefgezogen werden. Die zur Aufnahme und Fixierung des Metallstiftes 4 mittels des Glaspfropfens 6 vorgesehene Durchgangsöffnung 11 wird erfindungsgemäß in einer bevorzugten Ausführungsform durch einen Ausstanzvorganges in Form des Lochens erzeugt. Nachfolgend wird der Metallstift 4 an der Rückseite 12 der Metall-Fixiermaterial-Durchführung 1 zusammen mit dem Glaspfropfen in die Durchgangsöffnung 11 eingeführt und der Metallkörpers enthaltend den Glaspfropfen und den Metallstift erwärmt, so dass nach einem Abkühlungsvorgang das Metall aufschrumpft und so eine kraftschlüssige Verbindung zwischen Glaspfropfen 6 mit Metallstift 4 und Grundkörper 3 ausgebildet wird. Denkbar ist auch, das Fixiermaterial im geschmolzenen bzw. fließfähigen Zustand, insbesondere die Glasschmelze von der Vorderseite 13 in die Durchgangsöffnung 11 einzubringen. Während des Erkaltens entsteht dann eine form- und stoffschlüssige Verbindung sowohl zwischen dem Außenumfang 14 des Metallstiftes 4 als auch dem Innenumfang 15 der Durchgangsöffnung 11. um bei Belastung der gesamten Metall-Fixiermaterial-Durchführung 1 beim Zünden ein Lösen des Metallstiftes 4 mit dem Glaspfropfen 6 vom Grundkörper 3 zu vermeiden, sind Mittel zur Verhinderung einer Relativbewegung zwischen Fixiermaterial 34 und Innenumfang 15 der Durchgangsöffnung in Richtung der Rückseite 12, die hier mit 35 bezeichnet sind, vorgesehen. Diese fungieren quasi als Widerhaken und bewirken einen Formschluss zwischen Grundkörper 3 und Glaspfropfen 6 unter Zugkrafteinwirkung und/oder Druck auf den Glaspfropfen 6 und/oder den Metallstift 4 und verhindern damit ein Hinausgleiten an der Rückseite 12. Dazu ist gemäß einer ersten Ausführungsform die Durchgangsöffnung 11 derart ausgestaltet, dass diese einen Hinterschnitt 36 aufweist, der von einem Vorsprung 37 gebildet wird. Dieser ist im Bereich der Rückseite 12 angeordnet und schließt im dargestellten Fall bündig mit dieser. Die Durchgangsöffnung 11, welche im dargestellten Fall vorzugsweise mit kreisrundem Querschnitt ausgebildet ist, ist durch diesen Vorsprung 37 durch zwei unterschiedliche Durchmesser d1 und d2 charakterisiert. Dabei ist der Durchmesser d1 größer als der Durchmesser d2. Der Durchmesser d2 ist der Durchmesser der Durchgangsöffnung 11 an der Rückseite 12. Der Durchmesser d1 ist der Durchmesser der Durchgangsöffnung 11 an der Vorderseite 13. Dabei ist die Durchgangsöffnung 11 über einen wesentlichen Teil ihrer Erstreckung ld1 mit dem gleichen Durchmesser d1 ausgeführt. ld2 steht für die Ausbildung der Durchgangsöffnung 11 mit dem Durchmesser d2. Das heißt, die Durchgangsöffnung weist zwei Teilbereiche, einen ersten Teilbereich 16 und einen zweiten Teilbereich 17 auf, wobei der erste Teilbereich 16 durch den Durchmesser d1 und der zweite Teilbereich 17 durch den Durchmesser d2 charakterisiert ist. Diese Durchmesser werden dabei durch einen einseitigen Stanzvorgang in Form des Lochens von Seiten der Vorderseite 13 oder Rückseite 12 mit anschließendem Umformvorgang unter Druckeinwirkung, insbesondere Prägen, wie in den Figuren 1b bis 1c am Grundkörper 3 dargestellt, erzeugt. Vorzugsweise erfolgen Stanz- und Umformvorgang jeweils von der gleichen Seite, im dargestellten Fall von der Vorderseite 13 aus. Das Ausschneiden des Grundkörpers 3 kann ebenfalls im Rahmen eines Ausstanzvorganges oder aber eines vorhergehenden Schneidvorganges, beispielsweise Wasser- oder Laserstrahlschneiden erfolgen. Vorzugsweise erfolgt dieses jedoch durch Ausstanzen. Das Werkzeug dafür ist dabei derart konzipiert, dass der gesamte Grundkörper 3 mit einer Durchgangsöffnung 11 in einem Arbeitsschritt aus einem Blech 38 bestimmter Blechstärke b, die einer Dicke D des Grundkörpers 3 entspricht, ausgestanzt wird.
Figuren 1b bis 1e verdeutlichen in schematisch vereinfachter Darstellung das Grundprinzip des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Grundkörpers 3 mit der geforderten Geometrie. Figur 1b verdeutlicht in schematisch vereinfachter Darstellung die Ausbildung des Stanzwerkzeuges 39 aus zwei Teilwerkzeugen, einem Unterteil in Form einer Matrize 40 und einem Oberteil in Form eines Stempels 41. Dabei wird der Stempel 41 gegenüber dem auf der Matrize 40 aufliegenden Blech 38 bewegt. Die Vorschubrichtung ist durch einen Pfeil gekennzeichnet. Der dadurch entstehende Grundkörper 3' hinsichtlich seiner äußeren Endgeometrie und der Geometrie der Durchgangsöffnung 11' nach dem Stanzen ist in Figur 1 c wiedergegeben. Der Grundkörper 3' kann in diesem Zustand und dieser Lage einem weiteren Prägevorgang unterzogen werden, um die in Figur 1 a dargestellte Geometrie der Durchgangsöffnung 11 zu erzielen, insbesondere die durch den Vorsprung 37 gebildete Hinterschneidung 36. Das Prägewerkzeug 42 ist dabei der Vorderseite 23 des Grundkörpers 3' zugeordnet und wird an der Durchgangsöffnung 11 ", wie diese nach dem Stanzen vorliegt, von Seiten der Vorderseite 12 in Richtung der Rückseite 12 wirksam. Die wirksame Tiefe t1, die im Endzustand des Grundkörpers 3 den Abstand der Hinterschneidung 36 von der Vorderseite 13 charakterisiert, wird dabei durch die Form des Prägewerkzeuges 42 und die dadurch bedingte Prägetiefe oder aber nur die Prägetiefe gewährleistet. Die Figur 1 e verdeutlicht dabei die Position des Prägewerkzeuges 42 gegenüber dem Grundkörper 3' im Endzustand, d. h. nach erfolgter Prägung, wobei in diesem Zustand der Grundkörper 3' dem Grundkörper 3 entspricht. Die Zusätze 'charakterisieren den Zustand des zu bearbeitenden Elementes während der Fertigung. Um ein optimales Prägeergebnis zu erzielen, werden metallische Werkstoffe mit guter Fließfähigkeit bei der gewählten Druckeinwirkung als Bleche 38 bzw. dünnwandige Elemente eingesetzt. Vorzugsweise finden als Metalle Cu-Ni-Legierungen oder AI-Legierungen oder Ni-, bzw. Fe-Legierungen Verwendung. Besonders bevorzugt ist die Verwendung von Stählen, bspw. Stainless steel, CRS 1010, Baustählen oder Cr-Ni-Stahl.
Bei den in den Figuren 1a bis 1e dargestellten Ausführungen weist die Durchgangsöffnung 11 einen kreisrunden Querschnitt auf. Denkbar sind jedoch auch andere Formen, wobei in diesem Fall eine Hinterschneidung durch Änderung der Innenabmessungen der Öffnung gebildet wird. Ferner sind die dargestellten Geometrien idealisiert wiedergegeben. So werden in der Praxis in der Regel nicht vollkommen rechtwinklig zueinander stehende Flächenbereiche entstehen. Entscheidend ist, dass eine Grundkontur der Durchgangsöffnung geschaffen wird, die zum einen der Aufnahme eines eingeschmolzenen Metallstiftes und femer der Verhinderung einer Herausbewegung der Gesamtheit aus Metallstift und Fixiermittel, insbesondere Glaspfropfen gerecht wird, d. h. auch die die Hinterschneidung bildenden Flächenbereiche und die angrenzenden Flächenbereiche können in einem Winkel zueinander angeordnet werden.
Die Figur 2a verdeutlicht anhand eines Axialschnittes durch eine Metall-Fixiermaterial-Durchführung 1.2 eine weitere erfindungsgemäße Ausgestaltung des Grundkörpers 3.2. Der Grundaufbau der Metall-Fixiermaterial-Durchführung 1.2 entspricht dem in der Figur 1 beschriebenen, weshalb für gleiche Elemente die gleichen Bezugszeichen verwendet werden. Bei der Ausführung gemäß Figur 2a ist die Durchgangsöffnung 11.2 jedoch konisch ausgeführt. Dabei verringert sich der Durchmesser d ausgehend von der Vorderseite 13.2 zur Rückseite 12.3 stetig. Diese stetige Durchmesserverringerung durch Ausbildung eines Konus bildet die Mittel 35 zur Verhinderung einer Relativbewegung zwischen dem Fixiermittel und dem Innenumfang 15 der Durchgangsöffnung.
Figur 2b verdeutlicht den sich nach dem Ausstanzvorgang ergebenden Grundkörper 3' nach dem Ausstanzen. Ersichtlich ist eine Durchgangsöffnung 11' mit durchgängig gleichen Abmessungen. Figur 2c verdeutlicht das Prägewerkzeug 43, welches eine konische Ausgestaltung aufweist und auf den Grundkörper 3' gemäß Figur 2b von der Vorderseite 13.2 her gegen eine Matrize 44 einwirkt. Demgegenüber offenbart die Figur 3 eine Kombination der Ausführung gemäß Figuren 1 und 2, bei welcher nur ein Teil der Durchgangsöffnung 11.3 konisch ausgebildet ist. Bei dieser Ausführung ist die Durchgangsöffnung 11.3 der Metall-Fixiermaterial-Durchführung 1.3, insbesondere im Grundkörper 3.3 ebenfalls in zwei Teilabschnitte unterteilt, einen ersten Teilbereich 16.3 und einem zweiten Teilbereich 17.3. Der zweite Teilbereich 17.3 ist dabei durch einen konstanten Durchmesser d2.3 über seine Länge Id2.3 charakterisiert. Der zweite Teilbereich 17.3 erstreckt sich dabei von der Rückseite 12.3 in Richtung zur Vorderseite 13.3. Der erste Teilbereich 16.3 ist durch eine stetige Querschnittsverringerung der Durchgangsöffnung 11.3 charakterisiert. Die Verringerung erfolgt von einem Durchmesser d1.3 bis auf einen Durchmesser d2.3. Die geringeren Durchmesser an den Rückseiten 12.2, 12.3 gemäß der Ausführungen der Figuren 2 und 3 bieten den Vorteil einer größeren Anbindungsfläche 18 für den Metallstift 5.2 bzw. 5.3, insbesondere den Massestift. Der Hinterschnitt 36.3 ergibt sich aufgrund der Durchmesseränderung vom zweiten zum ersten Teilbereich 16.3 betrachtet.
Bei allen in den Figuren 1 bis 3 dargestellten Ausführungen bietet die asymmetrische Geometrie der Durchgangsöffnung 11 von der Vorderseite 13 zur Rückseite 12 hin betrachtet den Vorteil der Verhinderung eines Herausrutschens oder Herausziehens des Glaspfropfens 6 an der Rückseite 12 bzw. in Richtung dieser. Ferner kann während der Montage durch die asymmetrische Geometrie eine leichtere Orientierung für die Einbauposition der einzelnen Elemente, insbesondere der Metallstifte 4 und 5 gegeben werden. Aufgrund der Hinterschneidung wird ein Herauslösen der Baueinheit aus Metallstift 4 und Glaspfropfen 6 aus dem Grundkörper beim Zünden vermieden. Das zusätzliche Material an der Rückseite 12 bietet den Vorteil einer größeren Anbindungsfläche für den auf Masse zu legenden Metallstift 4.5. Ferner erhöht diese die Festigkeit der Glasdichtung des Metallstiftes bei Druckeinwirkung auf die Vorderseite.
Die Figuren 4 und 5 verdeutlichen zwei weitere Ausführungen einer erfindungsgemäßen Metall-Fixiermaterial-Durchführung 1.4 und 1.5 mit Durchgangsöffnung 11.4 und 11.5. Bei diesen Ausführungen ist die Durchgangsöffnung 11 in drei Teilbereiche unterteilbar. Bei der Ausführung gemäß Figur 4 in die Teilbereiche 20, 21 und 22, wobei der jeweils erste und dritte Teilbereich 20 und 22 vorzugsweise durch gleiche Durchmesser d20 und d22 charakterisiert ist. Der zweite Teilbereich 21 ist durch einen geringeren Durchmesser d21 als die Durchmesser d20 und d22 charakterisiert und bildet somit einen Vorsprung 23. Dieser bildet die zwischen Vorder- und Rückseite angeordnete Hinterschneidung 36.4 zur Verhinderung der Relativbewegung des Glaspfropfens 6.4 in Richtung Rückseite 12.4 gegenüber dem Innenumfang 15.4 der Durchgangsöffnung 11.4. Insbesondere die jeweils zur Vorderseite 13.4 und Rückseite 12.2 gerichteten Flächen 24 und 25 bilden dabei die Anschlagflächen für den Glaspfropfen 6.4 in axialer Richtung. Diese Ausführung ist durch eine Fixierung des Glaspfropfens 6.4 in beide Richtungen charakterisiert, so dass sich diese Ausbildung des Grundkörpers in besonders vorteilhafter Weise dazu eignet, beliebig einbaubar und positionierbar zu sein, insbesondere was die Anbindung der Metallstifte 4.4 betrifft.
Dies gilt in Analogie auch für die in der Figur 5 dargestellte Ausgestaltung der Metall-Fixiermaterial-Durchführung 1.5, insbesondere des Grundkörpers 3.5. Auch dieser ist in wenigstens drei Teilbereiche unterteilbar, wobei diese einzelnen Teilbereiche, die hier mit 20.5, 21.5 und 22.5 bezeichnet sind, eine Ausnehmung 26 beschreiben, die zwischen Rück- und Vorderseite 12.5 bzw. 13.5 angeordnet ist. Die beiden äußeren Teilbereiche - erster Teilbereich 20.5 und dritter Teilbereich 22.5 - bilden dabei Vorsprünge 27 und 28. Die zueinander weisenden Flächen 29 bzw. 30 der einzelnen Vorsprünge 27 bzw. 28 bilden dabei einen Anschlag für den erkalteten Glaspfropfen 6.5 bei Verschiebung zwischen Rückseite 12.5 und Vorderseite 13.5. Beide Ausführungen bedingen eine Erhöhung der erforderlichen hydrostatischen Kräfte, um den Glaspfropfen 6 unter Abscherung von Teilen von diesen bei Druckbelastung in Bewegung zu versetzen.
Bei allen bisher beschriebenen Lösungen wird es möglich, einen schmaleren Grundkörper 3 gegenüber den bekannten Lösungen aus dem Stand der Technik zu verwenden bei gleicher oder erhöhter Festigkeit der durch den Glaspfropfen 6 bedingten Dichtung.
Die Fertigung des Grundkörpers 3.4 gemäß Figur 4 erfolgt durch Stanzen des Grundkörpers 3' mit einer Durchgangsöffnung 11' mit konstantem Durchmesser. Der Vorsprung wird durch beidseitiges Prägen mit einer vordefinierten Prägetiefe und einem Prägewerkzeug mit größerem Durchmesser als nach dem Stanzen vorliegendem Durchmesser der Durchgangsöffnung 11' erzielt. Aufgrund der Erhöhung der Oberflächenspannung des Materials am Grundköper 3' unter Einfluss des Prägewerkzeuges bei Überschreitung der Fließgrenze erfolgt ein Fließen des Materials, welches dann den Vorsprung 23 bildet. Dabei ist es unerheblich, ob der Prägevorgang zuerst von der Vorder- oder Rückseite des Grundkörpers aus erfolgt.
Bei gewünschtem symmetrischem Aufbau sollten die Prägekräfte und die Prägetiefe jedoch beidseitig gleich gewählt werden. Die getätigten Ausführungen gelten in Analogie auch für die Ausbildung des Grundkörpers gemäß Figur 5. Auch hier erfolgt im ersten Verfahrensschritt ein Ausstanzen der Außengeometrie des Grundkörpers 3.5' mit Durchgangsöffnung 11.5'. Die beiden Vorsprünge 27 und 28 im Bereich der Vorder- und Rückseite 12 bzw. 13 werden dann durch an den Vorder- und Rückseiten 12, 13 am Grundkörper 3.5' wirksam werdenden Druckkräften gebildet. Dabei ist die dargestellte Form der Ausnehmung idealisiert.
Verdeutlichen die Figuren 4 und 5 Maßnahmen am Grundkörper 3.4 bzw. 3.5, insbesondere den Durchgangsöffnungen 11.4 und 11.5 zur Verhinderung einer Relativbewegung des Glaspfropfens 6 gegenüber dieser, so zeigen die Figuren 6 und 7 beispielhaft Maßnahmen am Metallstift 4.6 bzw. 4.7, die zur Verhinderung des Austritts des Metallstiftes 4.6 bzw. 4.7 aus dem Glaspfropfen 6.6 bzw. 6.7 während beim Test und ferner während des Zündvorganges dienen. Dabei stellt die Figur 6 eine Kombination der in der Figur 1 dargestellten Ausführung mit zusätzlicher Modifizierung des Metallstiftes 4.6 dar. Der Stift 4.6 weist dabei im Kupplungsbereich mit dem Grundkörper 3.6 wenigstens einen Vorsprung auf, dieser ist mit 31 bezeichnet und erstreckt sich in Umfangsrichtung um den Außenumfang 32 des Stiftes 4.6. Bei der dargestellten Ausführung handelt es sich um einen Vorsprung 31, der sich um den gesamten Außenumfang 32 des Metallstiftes 4.6 erstreckt. Dieser kann durch Stauchung oder Quetschung des Metallstiftes 4.6 gebildet werden. Eine andere, hier nicht dargestellte Möglichkeit, beinhaltet die Anordnung mehrerer einander in Umfangsrichtung benachbart, vorzugsweise mit gleichem Abstand zueinander benachbart angeordneter Vorsprünge am Metallstift 4.6 im Bereich der Kupplung im Grundkörper 3.6. Das Merkmal der Vorsprünge am Metallstift 4.6 trägt wesentlich zur Verbesserung der Festigkeit der Verbindung bei. Dieses Merkmal verhindert die Herausnahme des Metallstiftes 4.6 während eines entsprechenden Testes, bei dem normalerweise der Metallstift bei Zugbeanspruchung und Herausnahme des Glaspfropfens versagt. Dies gilt in Analogie für die Ausgestaltung gemäß Figur 7. Bei dieser weist der Metallstift 4.7 im Kontaktbereich mit der Glasschmelze eine Mehrzahl von über die axiale Erstreckung der Durchgangsöffnung angeordnete Vorsprünge auf, die hintereinander geschaltet sind. Im einfachsten Fall wird dabei eine Riffelung 33 verwendet. Mit dieser kann der gleiche Effekt erzielt werden, wie in Figur 6 beschrieben. Der übrige Aufbau entspricht dem in der Figur 6 beschriebenen, weshalb für gleiche Elemente die gleichen Bezugszeichen verwendet werden.
Die in den Figuren 6 und 7 beschriebenen Ausführungen sind ferner auch mit den in den Figuren 2 bis 5 dargestellten Maßnahmen am Grundkörper, insbesondere den Durchgangsöffnungen kombinierbar.
Figur 8 beschreibt eine Ausgestaltung, bei welcher über die gesamte Erstreckung zwischen Rückseite 12 und Vorderseite 13 die Durchgangsöffnung 11.8 mit gleichem Durchmesser ausgebildet ist, wobei im Bereich der Rückseite 12.8 der Grundkörper 3.8 einem Prägeverfahren ausgesetzt wird. Dies erfolgt durch Druckbeaufschlagung auf die Rückseite 12.8, wobei diese Druckbeaufschlagung punktuell im Bereich des Umfanges der Durchgangsöffnung 11.8 vorgenommen wird. Die Druckeinwirkung erfolgt die Druckausführung auf die Rückseite 12.8. Diese führt dazu, dass punktuell oder aber über den gesamten Bereich des Umfanges der Durchgangsöffnung 11 sich entsprechend zum Metallstift 4.8 ausgerichtete Vorsprünge ausbilden, die die Druckverhältnisse in der Durchgangsöffnung 11 ausgehend von der Vorderseite 13.8 zur Rückseite 12.8 entscheidend beeinflussen. Im dargestellten Fall werden dabei die in Umfangsrichtung zueinander mit gleichem Abstand angeordneten Vorsprünge 37.81, 37.82 erzeugt. Der Glaspfropfen 6.8 kann hier als Pressteil ausgebildet sein.
Figur 9 verdeutlicht eine Ausführung, bei welcher jedoch der Innenumfang 15.8 der Durchgangsöffnung 11.8 durch einen im Wesentlichen konstanten mittleren Durchmesser d1 gekennzeichnet ist und ferner zur Erzielung der Haltewirkung für den Glaspfropfen 6.8, entweder der Innenumfang 15.8 der Durchgangsöffnung 11.8 im Grundkörper 3.8 oder der Außenumfang des Glaspfropfens 6.9 einer Oberflächenbehandlung, insbesondere einer spanenden Oberflächenbehandlung, wie z. B. Sandstrahlen oder Beizen unterzogen wurde. Dabei werden Rauhigkeitswerte im Bereich von µ ≥ 10 µm realisiert. Die Aufrauhung der Oberfläche dient der Passung und unterstützt die Festigkeit. Bei der in der Figur 9 dargestellten Ausführung wird vorzugsweise der gesamte Innenumfang 15 der Durchgangsöffnung 11.5 einer entsprechenden Oberflächenbehandlung erzogen. Ferner besteht die Möglichkeit, die Oberflächenbehandlung auf nur einen Teilbereich zu beschränken, wobei dieser sich zumindest im Bereich der Rückseite 12.9 erstrecken sollte.
Des weiteren wäre es möglich, däss der Glaspfropfen, der in den Grundkörper eingesetzt wird zusätzlich von einer Hülse umgeben ist. Dann kann sowohl die Oberfläche der Durchgangsöffnung und/oder der Hülse und/oder der Metallstift aufgerauht sein.
Eine weitere alternative Ausgestaltung ist in Figur 10 verdeutlicht. Bei dieser ist die Durchgangsöffnung 11.9 durch einen größeren Durchmesser d2 im Bereich der Rückseite 12.9 als an der Vorderseite 13.9 charakterisiert. Diese Ausführung erlaubt es, Durchgangsöffnungen 11.9 auch in dickeren Grundkörpern 3.9 zu gestalten. Die Durchgangsöffnung 11.10 wird bspw. gestanzt oder nur im Teilbereich 45.10 ausgebohrt. Der zweite Teilbereich 46.10 wird in beiden Ausführungsformen beispielsweise dadurch ausgebildet, dass man diesen Teilbereich 46.10 ausbohrt. In den ausgebohrten Teilbereich 46.10 wird der Glaspfropfen 6.10 mit dem Metallstift 4.10 eingebracht und gehalten. Generell sind sämtliche in der Beschreibung zu den Figuren 1 bis 9 genannten Möglichkeiten zum Einbringen wenigstens einer Durchgangsöffnung insbesondere durch Ausstanzen in einen Grundkörper auch dazu geeignet diese Durchgangsöffnung in einem ersten Teilbereich des Grundkörpers einzubringen und den zweiten Teilbereich bspw. dann durch Ausbohren aus dem Grundkörper herauszuarbeiten. Der Glaspfropfen 6 mit Metallstift kann dann wie in Figur 1 bis 9 beschrieben in den ersten oder den zweiten Teilbereich eingebracht werden. Während die zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele sich sämtlich auf Metall-Fixiermaterial-Durchführungen bezog, die zwei Metallstifte, die bevorzugt parallel angeordnet waren umfassten, wovon einer der Metallstifte an der Rückseite des Grundkörpers auf Masse gelegt ist, ist die Erfindung prinzipiell auch anwendbar bei mehr als 2 Metallstiften und bei sogenannten Mono-Pins. Mono-Pins sind Zündeinheiten, die nur einen einzigen Metallstift, der von einem Stiftträger getragen wird, umfassen. Der Stiftträger selbst umfasst bspw. einen Metallring, der den Massenanschluss ausbildet.
Ein derartiger Mono-Pin ist in Figur 11 gezeigt. Der Stiftträger 100 umfasst einen Metallstift 103, der in eine isolierte Füllung 104 eingebettet ist, die bevorzugt aus Glas ausgebildet wird. Der Stiftträger umfasst einen Grundkörper 101.1, der den Metallstift 103 ausnimmt sowie eine Hülse 101.2 mit einer inneren Wandfläche 101.2.1. Das Ende des eingeschmolzenen teils des Metallstifts 103 mittels einer Brücke 105 mit dem Grundkörper 101.1 elektrisch leitend verbunden. Die Durchgangsöffnung 106 wird in den Grundkörper bspw. Durch einen Stanzschritt eingebracht. Die Durchgangsöffnung kann wie zuvor in den Figuren 1 bis 10 beschrieben in den Grundkörper eingebracht werden. Zusammen mit der Durchgangsöffnung kann der Grundkörper 101.1 wird wie zuvor beschrieben ausgestanzt werden. Bevorzugt wird die Durchgangsöffnung zusammen mit dem Grundkörper ausgestanzt. Ganz besonders bevorzugt bildet der Grundkörper zusammen mit der Hülse 1012 ein einstückiges Bauteil aus. Die Herstellung eines einstückigen Bauteiles kann bspw. dadurch geschehen, dass ein Stanzteil in einem Verfahrensschritt ausgestanzt wird und die Hülse durch Tiefziehen erhalten wird.
Bevorzugt wird die innere Wandfläche der Hülse sowie das freie Ende des Metallstiftes 103 beschichtet. Als Beschichtungsmaterial wird bspw. Gold verwendet. Bevorzugt wird die Beschichtung auf elektrolytischem Wege aufgebracht. Die Beschichtung dient dazu, den elektrischen Widerstand an der Übergangsstelle 108 zwischen einem Stecker 120, der in die Hülse eingeführt wird und, der der Innenseite 101.1.2 der Hülse 101.2 gering zu halten. Der Stecker ist in vorliegender Abbildung mit 120 bezeichnet.
Bei allen in den Figuren 1 bis 10 dargestellten Ausführungen wird der bei Ausführungen gemäß dem Stand der Technik als Drehteil ausgeführte Grundkörper 3 durch Stanzteile ersetzt. Die einzelnen Maßnahmen zur Vermeidung eines Herausziehens des Metallstifts 4 aus dem Grundkörper unter Belastung, die in den einzelnen Figuren am Grundkörper 3 und zur Vermeidung des Herausziehens des Metallstiftes aus dem Fixiermaterial am Metallstift vorgesehen wurden, können auch miteinander in Kombination zur Anwendung gelangen. Diesbezüglich ist die Ausführung keinerlei Beschränkungen unterworfen. Angestrebt werden jedoch Ausführungen, die eine hohe Festigkeit der Gesamtverbindung zwischen dem Metallstift 4 und dem Grundkörper 3 und damit der Metall-Fixiermaterial-Durchführung 1 gewährleisten.
Bei allen in den Figuren dargestellten Ausführungen können die Durchgangsöffnungen mit unterschiedlichem Querschnitt ausgebildet werden. Vorzugsweise werden jedoch kreisrunde Querschnitte gewählt. Die Ausbildung der Hinterschneidungen erfolgt als integraler Bestandteil des Grundkörpers.
Bezugszeichenliste
  • 1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6, 1.7, 1.8, 1.9 Metall-Fixiermaterial-Durchführung
  • 2   Metallmanschette
  • 3, 3.2, 3.3, 3.4, 3.5, 3.6, 3.7, 3.8, 3.9   Grundkörper
  • 3', 3.2'   Grundkörper als Halbzeug während der Fertigung
  • 4, 4.2, 4.3, 4.4, 4.5, 4.6, 4.7, 4.8, 4.9   Metallstift
  • 5   Metallstift
  • 6, 6.2, 6.3, 6.4, 6.5, 6.6, 6.7, 6.8, 6.9   Glaspfropfen
  • 7   erste Stirnseite
  • 8   zweite Stirnseite
  • 9   Stanzelement
  • 10   Außenumfang
  • 11, 11.2, 11.3, 11.4, 11.5, 11.6, 11.7, 11.8, 11.9   Durchgangsöffnung
  • 11', 11.2'   Durchgangsöffnung während der Fertigung
  • 12, 12.2, 12.3, 12.4, 12.5, 12.6, 12.7, 12.8, 12.9   Rückseite
  • 13, 13.2, 13.3, 13.4, 13.5, 13.6, 13.7, 13.8, 13.9   Vorderseite
  • 14   Außenumfang
  • 15   Innenumfang
  • 16   erster Teilbereich
  • 17   zweiter Teilbereich
  • 19   Anbindungsfläche
  • 20, 20.5   erster Teilbereich
  • 21, 21.5   zweiter Teilbereich
  • 22, 22.5   dritter Teilbereich
  • 23   Vorsprung
  • 24   Fläche
  • 25   Fläche
  • 26   Ausnehmung
  • 27   Vorsprung
  • 28   Vorsprung
  • 29   Fläche
  • 30   Fläche
  • 31   Vorsprung
  • 32   Ausnehmung
  • 33   Öffnung
  • 34   Fixiermaterial
  • 35   Mittel zur Verhinderung einer Relativbewegung zwischen Fixiermaterial und Innenumfang der Durchgangsöffnung
  • 36, 36.2, 36.3, 36.4, 36.5, 36.6, 36.7, 36.8   Hinterschnitt
  • 37, 37.3, 37.4, 37.5, 37.6, 37.7, 37.81, 37.82   Vorsprung
  • 38   Blech
  • 39   Stanzwerkzeug
  • 40   Matrize
  • 41   Stempel
  • 42   Prägewerkzeug
  • 43   Prägewerkzeug
  • 44   Matrize
  • 45   erster Teilbereich
  • 46   zweiter Teilbereich
  • 100   Stiftträger
  • 101.1   Grundkörper
  • 101.2   Hülse des Grundkörpers
  • 101.2.1   Innere Wandfläche der Hülse
  • 103   Metallstift
  • 105   Brücke
  • 106   Durchgangsöffnung
  • 108   Übergangsstelle
  • 120   Stecker, der in Hülse eingeführt wird
    • d1, d1.3
    Durchmesser
    d2, d2.3
    Durchmesser
    ld1
    Länge
    ld2
    Länge
    ld1.3
    Länge
    ld2.3
    Länge

    Claims (43)

    1. Metall-Fixiermaterial-Durchführung für Anzünder von Airbags oder Gurtspannern, insbesondere Metall-Glas-Durchführung;
      1.1 mit wenigstens einem Metallstift der in einer Durchgangsöffnung im Grundkörper in einem Fixiermaterial angeordnet ist, wobei der Grundkörper eine Vorder- und eine Rückseite aufweist gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
      1.2 der Grundkörper wird von einem Element gebildet, wobei die die Durchgangsöffnung beschreibende Grundgeometrie wenigstens durch einen Trennvorgang erzeugt wird;
      1.3 zwischen Vorderseite und Rückseite des Grundkörpers sind Mittel zur Vermeidung einer Relativbewegung von Fixiermaterial in Richtung der Rückseite gegenüber dem Innenumfang der Durchgangsöffnung vorgesehen.
    2. Metall-Fixiermaterial-Durchführung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die die Endgeometrie beschreibende Kontur durch den Trennvorgang erzeugt wird.
    3. Metall-Fixiermaterial-Durchführung gemäß Anspruch 1 oder 2, die Mittel sind integraler Bestandteil des Grundkörpers sind oder bilden mit diesem eine bauliche Einheit ausbilden.
    4. Metall-Fixiermaterial-Durchführung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Metall-Fixiermaterial-Durchführung wenigstens zwei parallel zueinander angeordnete Metallstifte umfasst.
    5. Metall-Fixiermaterial-Durchführung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallstift fest mit einem Fixiermaterial ergebend einen Fixiermaterialpfropfen verbunden ist.
    6. Metall-Fixiermaterial-Durchführung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallstift mit dem Fixiermaterial verschmolzen ist.
    7. Metall-Fixiermaterial-Durchführung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Fixiermaterial ein aus einer Glasschmelze gebildeter Glaspfropfen oder ein Hochleistungspolymer eingesetzt wird.
    8. Metall-Fixiermaterial-Durchführung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Vermeidung einer Relativbewegung von Fixiermaterial in Richtung der Rückseite gegenüber dem Innenumfang der Durchgangsöffnung wenigstens eine von der Rückseite ausgehend betrachtet am Innenumfang der Durchgangsöffnung im Grundkörper zwischen Rückseite und Vorderseite angeordnete Hinterschneidung umfassen, wobei die Vorderseite frei von einer derartigen Hinterschneidung ist.
    9. Metall-Fixiermaterial-Durchführung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Hinterschneidung von wenigstens einem Vorsprung gebildet wird.
    10. Metall-Fixiermaterial-Durchführung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
      10.1 die Durchgangsöffnung ist durch zwei Teilbereiche charakterisiert - einen ersten Teilbereich, der sich von der Rückseite in Richtung Vorderseite erstreckt und einen zweiten Teilbereich, der sich von Vorderseite in Richtung Rückseite erstreckt;
      10.2 der Vorsprung wird vom zweiten Teilbereich gebildet, der durch geringere Innenabmessungen als der erste Teilbereich charakterisiert ist;
      10.3 erster und zweiter Teilbereich weisen über deren Länge eine gleichbleibende Geometrie mit konstanten Innenabmessungen auf.
    11. Metall-Fixiermaterial-Durchführung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
      11.1 die Durchgangsöffnung ist durch zwei Teilbereiche charakterisiert - einen ersten Teilbereich, der sich von der Rückseite in Richtung Vorderseite erstreckt und einen zweiten Teilbereich, der sich von Vorderseite in Richtung Rückseite erstreckt;
      11.2 der Vorsprung wird vom zweiten Teilbereich gebildet, der durch geringere Innenabmessungen als der erste Teilbereich charakterisiert ist;
      11.3 erster und/oder zweiter Teilbereich weisen über deren Länge eine unterschiedliche Geometrie und/oder unterschiedliche Innenabmessungen auf.
    12. Metall-Fixiermaterial-Durchführung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der erster Teilbereich von der Vorderseite ausgehend durch eine stetige Verkleinerung der Abmessungen bis zum zweiten Teilbereich charakterisiert ist.
    13. Metall-Fixiermaterial-Durchführung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangöffnung einen kreisrunden Querschnitt aufweist und wenigstens der erste Teilbereich, vorzugsweise auch der zweite Teilbereich konisch ausgebildet ist.
    14. Metall-Fixiermaterial-Durchführung nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Hinterschneidung mittig angeordnet ist.
    15. Metall-Fixiermaterial-Durchführung nach einem der Ansprüche 8, 9 oder 14, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
      15.1 mit jeweils einer Hinterschneidung in beiden Richtungen;
      15.2 die Durchgangsöffnung ist durch drei Teilbereiche charakterisiert - einen ersten Teilbereich, der sich von der Rückseite in Richtung Vorderseite erstreckt, einen zweiten sich daran anschließenden und einen dritten Teilbereich, der sich von Vorderseite in Richtung Rückseite erstreckt;
      15.3 der zweite Teilbereich ist durch geringere Abmessungen der Durchgangsöffnung als der erste und dritte Teilbereich charakterisiert.
    16. Metall-Fixiermaterial-Durchführung nach einem der Ansprüche 8, 9 oder 14, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
      16.1 mit jeweils einer Hinterschneidung in beiden Richtungen;
      16.2 die Durchgangsöffnung ist durch drei Teilbereiche charakterisiert - einen ersten Teilbereich, der sich von der Rückseite in Richtung Vorderseite erstreckt, einen zweiten sich daran anschließenden und einen dritten Teilbereich, der sich von Vorderseite in Richtung Rückseite erstreckt;
      16.3 der zweite Teilbereich ist durch größere Abmessungen der Durchgangsöffnung als der erste und dritte Teilbereich charakterisiert.
    17. Metall-Fixiermaterial-Durchführung nach einem der Ansprüche 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und dritte Teilbereich durch identische Querschnittsabmessungen charakterisiert sind.
    18. Metall-Fixiermaterial-Durchführung nach einem der Ansprüche 9 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung zueinander beabstandet auf einer gemeinsamen Länge zwischen Vorderund Rückseite angeordneten Vorsprüngen vorgesehen sind.
    19. Metall-Fixiermaterial-Durchführung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangsöffnung einen kreisrunden Querschnitt aufweist.
    20. Metall-Fixiermaterial-Durchführung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangsöffnung einen beliebig wählbaren Querschnitt aufweist.
    21. Metall-Fixiermaterial-Durchführung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper von einem Stanzteil gebildet ist.
    22. Metall-Fixiermaterial-Durchführung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Stanzteil geschliffen wird.
    23. Metall-Fixiermaterial-Durchführung nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Vermeidung einer Relativbewegung von Fixiermaterial in Richtung der Rückseite gegenüber dem Innenumfang der Durchgangsöffnung wenigstens eine zwischen Fixiermaterialpfropfen und einem Teil der Durchgangsöffnung kraftschlüssige Verbindung umfassen.
    24. Metall-Fixiermaterial-Durchführung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel ein in die Durchgangsöffnung eingebrachtes Element umfassen und der Innenumfang der Durchgangsöffnung und/oder der Außenumfang des Elementes eine Rauhigkeit ≥ 10 µm aufweist.
    25. Metall-Fixiermaterial-Durchführung nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass am Metallstift Mittel zur Verhinderung einer Relativbewegung des Stiftes gegenüber dem Fixiermaterial vorgesehen sind.
    26. Metall-Fixiermaterial-Durchführung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Verhinderung einer Relativbewegung des Stiftes gegenüber dem Fixiermaterial mindestens einen in radialer Richtung am Stift ausgebildeten Vorsprung umfassen.
    27. Metall-Fixiermaterial-Durchführung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung integraler Bestandteil des Stiftes ist.
    28. Metall-Fixiermaterial-Durchführung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung von einem mit dem Stift verbundenen Element gebildet wird.
    29. Metall-Fixiermaterial-Durchführung nach einem der Ansprüche 26 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Verhinderung einer Relativbewegung des Stiftes gegenüber dem Fixiermaterial eine Vielzahl in axialer Richtung benachbarter und in radialer Richtung am Stift ausgebildeten Vorsprünge umfassen.
    30. Metall-Fixiermaterial-Durchführung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Metallstifte vorgesehen sind.
    31. Metall-Fixiermaterial-Durchführung gemäß Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigsten zwei Metallstifte parallel zueinander angeordnet sind.
    32. Metall-Fixiermaterial-Durchführung gemäß einem der Ansprüche 30 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Metallstift als Massestift an der Rückseite des Grundkörpers auf Masse gelegt ist.
    33. Metall-Fixiermaterial-Durchführung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass ein Metallstift vorgesehen ist, der in einer Durchgangsöffnung im Grundkörper in einem Fixiermaterial angeordnet ist, sowie einer Hülse des Grundkörpers, die auf Masse liegt.
    34. Verfahren zur Herstellung eines Grundkörpers einer Metall-Durchführung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 33,
      34.1 bei welchem aus einem Teil, insbesondere einem Blechteil, vordefinierter Dicke die die äußere Geometrie beschreibende Endkontur durch einen Trennvorgang gewonnen wird;
      34.2 bei welchem zur Bildung der Durchgangsöffnung für mindestens einen Metallstift die die Ausgangsform der Durchgangsöffnung beschreibende Grundgeometrie durch Ausstanzen aus dem Teil, insbesondere dem Blechteil gewonnen wird.
    35. Verfahren nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, die durch den Trennvorgang gewonnene die äußere Geometrie beschreibende Endkontur und die die Ausgangsform der Durchgangsöffnung beschreibende Grundgeometrie in einem Arbeitsschritt in Form des Ausstanzens mit einem Arbeitswerkzeug erzeugt wird.
    36. Verfahren nach einem der Ansprüche 34 oder 35, dadurch gekennzeichnet, dass die Hinterschneidungen in den Durchgangsöffnungen durch Verformung der Durchgangsöffnung gebildet werden.
    37. Verfahren nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, dass die Verformung durch mindestens einen Prägevorgang erzielt wird.
    38. Verfahren nach einem der Ansprüche 36 oder 37, dadurch gekennzeichnet, dass die Prägung und der Stanzvorgang von der gleichen Seite am Grundkörper vorgenommen werden.
    39. Verfahren nach einem der Ansprüche 36 oder 37, dadurch gekennzeichnet, dass die Prägung und der Stanzvorgang an verschiedenen Seiten am Grundkörper vorgenommen werden.
    40. Verfahren nach einem der Ansprüche 36 bis 39, dadurch gekennzeichnet, dass die Prägung und der Stanzvorgang beidseitig am Grundkörper vorgenommen werden.
    41. Verfahren nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils Werkzeuge mit gleichen Parametern oder die gleichen Werkzeuge zum Prägen und Stanzen genutzt werden.
    42. Verfahren nach einem der Ansprüche 34 bis 41, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Ausstanzen der Durchgangsöffnung im Bereich der zu erzeugenden Durchgangsöffnung am Blechteil ein Prägevorgang vorgenommen wird.
    43. Verfahren nach einem der Ansprüche 34 bis 42, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse des Grundkörpers nach Ausstanzen durch Tiefziehen erhalten wird.
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