EP1614989A2 - Zünder für einen pyrotechnischen Gasgenerator sowie Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Zünder für einen pyrotechnischen Gasgenerator sowie Verfahren zu seiner Herstellung Download PDF

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EP1614989A2
EP1614989A2 EP05106020A EP05106020A EP1614989A2 EP 1614989 A2 EP1614989 A2 EP 1614989A2 EP 05106020 A EP05106020 A EP 05106020A EP 05106020 A EP05106020 A EP 05106020A EP 1614989 A2 EP1614989 A2 EP 1614989A2
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EP
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firing head
terminal lugs
detonator
head
lugs
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Jürgen Lauer
Ludwig Marker
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Hirtenberger Automotive Safety GmbH
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Hirtenberger Automotive Safety GmbH
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42B—EXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
    • F42B3/00—Blasting cartridges, i.e. case and explosive
    • F42B3/10—Initiators therefor
    • F42B3/195—Manufacture
    • F42B3/198—Manufacture of electric initiator heads e.g., testing, machines
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C06—EXPLOSIVES; MATCHES
    • C06B—EXPLOSIVES OR THERMIC COMPOSITIONS; MANUFACTURE THEREOF; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS EXPLOSIVES
    • C06B45/00—Compositions or products which are defined by structure or arrangement of component of product
    • C06B45/12—Compositions or products which are defined by structure or arrangement of component of product having contiguous layers or zones
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C06—EXPLOSIVES; MATCHES
    • C06C—DETONATING OR PRIMING DEVICES; FUSES; CHEMICAL LIGHTERS; PYROPHORIC COMPOSITIONS
    • C06C9/00—Chemical contact igniters; Chemical lighters

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a detonator for a pyrotechnic gas generator, in particular for airbags or belt tensioners, which has a firing head with terminal lugs. It further relates to an igniter for a pyrotechnic gas generator, in particular for airbags or belt tensioners, which has a firing head with terminal lugs.
  • Such detonators are incorporated in gas generators used in vehicles to activate safety devices in the event of an accident. Such detonators are exposed to a variety of adverse environmental conditions, such as shock, shock, moisture, dust and high temperatures in the vehicle.
  • Such igniters are usually installed in a propellant charge housing, wherein the sealing of the housing usually takes place by means of an O-ring.
  • moisture can sometimes penetrate into the housing despite the O-ring. If moisture penetrates to the ignition head, it slowly becomes useless.
  • GTMS glass to metal seal
  • the aim of the invention is to avoid this disadvantage and to produce an igniter of the type mentioned, which is characterized by a high degree of security against the ingress of moisture and can be produced with little effort.
  • the manufacturing method according to the invention is characterized in that the firing head is completely inserted and the injection lugs are injection-molded into the connection lugs, at least with the regions immediately adjacent thereto.
  • the firing head is introduced directly into the injection mold without further protection. So it's not built into a protective metal case. As a result, such an envelope can be produced very simply and with little effort. This is especially true for large quantities. Nevertheless, it is ensured that no moisture can penetrate to the ignition head.
  • the material for encapsulation of the ignition head is applied simultaneously via two injection ports, which are arranged symmetrically to the firing head.
  • two injection ports which are arranged symmetrically to the firing head.
  • a further production method is characterized in that the firing head is completely immersed and the terminal lugs are immersed in a liquid hardening plastic, preferably latex, at least with the areas directly adjoining the latter. This results in the immersion in latex and the advantage of an elastic sheath.
  • a further production method with which a largely uniformly thick sheathing can be achieved, is characterized in that the sheath is applied to the firing head and at least to the areas of the terminal lugs immediately adjacent to it in the fluidized bed process.
  • the plastic powder melts on the primer and forms a film on the surface.
  • a dense solid plastic layer forms.
  • the plastic layer can also be applied analogously to the method of classical powder coating by means of potential difference.
  • the terminal lugs are at least partially roughened before being enveloped. This results in the advantage of improved adhesion of the envelope on the ignition head, and consequently also higher security against the ingress of moisture.
  • the roughening by embossing, sandblasting and other mechanical processes or by using plasma.
  • the terminal lugs and, if appropriate, the ignition head can be at least partially pretreated with an adhesion promoter prior to wrapping. This also improves the adhesion of the envelope to the terminal lugs. Due to the better adhesion of the envelope to the terminal lugs, the security against the ingress of moisture is further increased.
  • the envelope is applied to a plurality of interconnected firing heads simultaneously.
  • the production of the igniter according to the invention can be carried out very efficiently and quickly.
  • the firing heads can be connected via strips, with which the pins are connected to each other, or can also be arranged on a roll.
  • the ignition heads are very well protected against external influences, in particular moisture, and can be used in a further processing step, e.g. a Umspritzvorgang be provided with a voluminbücherren sheath of plastic, wherein also booster material can be introduced.
  • a Umspritzvorgang be provided with a voluminttleren sheath of plastic, wherein also booster material can be introduced.
  • the envelope of the ignition head protects this from the temperature load of a further encapsulation and the injection pressure.
  • the injection may terminate in front of the clasp or envelop it in whole or in part.
  • An igniter according to the invention is characterized in that the ignition head and the area of the terminal lugs adjoining it are encapsulated with a plastic layer. In this way, the moisture protection is ensured.
  • the enclosure has a constriction in the region of the terminal lugs. This prevents a possible initiation of cracks in the plastic in the direction of the terminal lugs during ignition of the ignition head.
  • Suitable plastics for the cover are thermoplastics with low water absorption and water permeability, such as e.g. Polyolefins. In principle, however, it is also possible to use other plastics, provided that the processing temperature of the plastics is tolerated by the ignition head without damaging it.
  • the wrapper is made of a resilient plastic, such as e.g. Made of rubber or silicone, there is the advantage that the envelope due to their elasticity can easily compensate for dimensional changes due to temperature fluctuations.
  • the sheath consists of a thermosetting plastic, there results a thermally highly resilient sheath, which remains substantially stable up to its decomposition temperature.
  • the igniter according to the invention comprises a firing head 1 which is covered by a plastic sheath 2, e.g. a polyolefin, is surrounded.
  • the firing head 1 is connected to terminal lugs 3, which are also surrounded by the enclosure 2, at least in their area immediately adjacent to the firing head 1.
  • a constriction 4 provided by the ignition head is prevented by an electrical pulse of a possible initiation of cracks in the plastic of the sheath 2 in the direction of the lugs 3.
  • contact pins 3 ' can be held on a circuit board 8, which is encapsulated together with the ignition head 1.
  • the terminal lugs 3 lie in front of and behind the plane of the drawing and are therefore not visible. But they are connected to the contact pins 3 '.
  • a socket 7 is molded onto the igniter according to FIGS. 1 to 3.
  • This base 7 has a circumferential groove 9, in which there may be an O-ring for sealing the propellant charge housing.
  • the squib is additionally protected, and it creates a sealed space in front of the squib, in which propellant protected against moisture can be installed.

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Abstract

Zünder für einen pyrotechnischen Gasgenerator, insbesondere für Airbags bzw. Gurtstraffer, der ein Zündköpfchen (1) mit Kontaktstiften (3) aufweist. Um das Zündköpfchen (1) gut schützen zu können, insbesondere gegen Feuchtigkeit, ist vorgesehen, dass das Zündköpfchen (1) und der an dieses unmittelbar anschließende Bereich der Anschlussfahnen (3) mit einer Kunststoffschicht umspritzt ist. Alternativ dazu kann die Umhüllung (2) auch im Tauchverfahren oder im Wirbelschichtverfahren aufgebracht werden.

Description

    Technisches Gebiet
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Zünders für einen pyrotechnischen Gasgenerator, insbesondere für Airbags bzw. Gurtstraffer, der ein Zündköpfchen mit Anschlussfahnen aufweist. Sie betrifft weiters einen Zünder für einen pyrotechnischen Gasgenerator, insbesondere für Airbags bzw. Gurtstraffer, der ein Zündköpfchen mit Anschlussfahnen aufweist.
    • Stand der Technik
  • Derartige Zünder werden in Gasgeneratoren, die in Fahrzeugen zur Aktivierung von Sicherheitseinrichtungen im Falle eines Unfalls dienen, eingebaut. Solche Zünder sind einer Vielzahl von widrigen Umwelteinflüssen, wie Erschütterungen, Stößen, Feuchtigkeit, Staub und hohen Temperaturen im Fahrzeug ausgesetzt.
  • Solche Zünder sind üblicherweise in einem Treibladungsgehäuse eingebaut, wobei die Abdichtung des Gehäuses meist mittels eines O-Ringes erfolgt. Allerdings kann Feuchtigkeit trotz des O-Ringes manchmal in das Gehäuse eindringen. Dringt Feuchtigkeit bis zum Zündköpfchen vor, wird dieses langsam unbrauchbar.
  • Weiters sind auch so genannte GTMS-Zünder (GTMS = glass to metal seal) bekannt. Diese Zünder, die für sehr hochwertige Gasgeneratoren verwendet werden, verfügen zum Herausführen der Kontaktstifte aus dem Inneren des Gehäuses über eine Glas-Metall-Durchführung, die den Zünder bzw. den Gasgenerator hermetisch abdichtet. Dadurch ist zwar ein sicherer Schutz gegen das Eindringen von Feuchtigkeit gegeben, doch wird dieser Vorteil mit hohen Herstellungskosten erkauft.
    • Offenbarung der Erfindung Technische Aufgabe
  • Ziel der Erfindung ist es, diesen Nachteil zu vermeiden und einen Zünder der eingangs erwähnten Art herzustellen, der sich durch ein hohes Maß an Sicherheit gegen das Eindringen von Feuchtigkeit auszeichnet und sich mit geringem Aufwand herstellen lässt.
    • Technische Lösung
  • Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass das Zündköpfchen vollständig und die Anschlussfahnen zumindest mit den an dieses unmittelbar anschließenden Bereichen in eine Spritzgussform eingebracht und umspritzt werden.
  • Das Zündköpfchen wird direkt, ohne weiteren Schutz, in die Spritzgussform eingebracht. Es ist also nicht etwa in ein schützendes Metallgehäuse eingebaut. Dadurch kann solch eine Umhüllung sehr einfach und mit nur geringem Aufwand hergestellt werden. Dies gilt vor allem für große Stückzahlen. Dennoch wird sichergestellt, dass keine Feuchtigkeit zum Zündköpfchen vordringen kann.
  • Da das Material im Zündköpfchen sehr leicht detoniert, war von vornherein nicht klar, ob es den Belastungen beim Spritzgießen gewachsen ist. Überraschenderweise ist dies jedoch der Fall. Zu beachten ist natürlich, dass die Temperatur des eingespritzten Materials unter der Zündtemperatur des Zündköpfchens liegt.
  • Es ist zweckmäßig, wenn das Material zur Umspritzung des Zündköpfchens gleichzeitig über zwei Anspritzkanäle, die symmetrisch zum Zündköpfchen angeordnet sind, aufgebracht wird. Durch das Einspritzen des Materials der Umhüllung über zwei Anspritzkanäle ist sichergestellt, dass es zu keiner Verlagerung des Zündköpfchens in der Form während des Einbringens des Materials kommt. Dadurch wird eine gleichmäßige Umhüllung des Zündköpfchens sichergestellt.
  • Weiters ist es günstig, wenn nach dem Umspritzen des Zündköpfchens eine weitere Umspritzung, vorzugsweise mit höher schmelzendem Material, in derselben Spritzgussform durchgeführt wird. Da während der zweiten Umspritzung das Zündköpfchen bereits geschützt ist, kann man hier mit relativ hoher Temperatur und/oder mit relativ hohem Druck arbeiten.
  • Ein weiteres Herstellungsverfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass das Zündköpfchen vollständig und die Anschlussfahnen zumindest mit den an dieses unmittelbar anschließenden Bereichen in einen flüssigen erhärtenden Kunststoff, vorzugsweise Latex, getaucht werden. Dabei ergibt sich beim Eintauchen in Latex auch der Vorteil einer elastischen Umhüllung.
  • Ein weiteres Herstellungsverfahren, mit dem eine weitgehend gleichmäßig dicke Umhüllung erzielt werden kann, ist dadurch gekennzeichnet, dass die Umhüllung auf das Zündköpfchen und zumindest auf die an dieses unmittelbar anschließenden Bereiche der Anschlussfahnen im Wirbelschichtverfahren aufgebracht wird. Hierbei wird die Zündpille erhitzt und in ein Pulverbett aus Kunststoff (=Wirbelschicht) getaucht. Das Kunststoffpulver schmilzt auf der Zündpille und bildet einen Film auf der Oberfläche. Beim Abkühlen bildet sich eine dichte feste Kunststoffschicht aus.
  • Die Kunststoffschicht kann auch analog zum Verfahren der klassischen Pulverbeschichtung mittels Potentialdifferenz aufgebracht werden.
  • Bei allen Herstellungsverfahren ist es zweckmäßig, wenn zunächst die Anschlussfahnen vor dem Umhüllen wenigstens teilweise aufgeraut werden. Dadurch ergibt sich der Vorteil einer verbesserten Haftung der Umhüllung auf dem Zündköpfchen, und in der Folge auch eine höhere Sicherheit gegen das Eindringen von Feuchtigkeit. Dabei kann das Aufrauen durch Prägen, Sandstrahlen und andere mechanische Verfahren oder auch durch Anwendung von Plasma erfolgen.
  • Alternativ oder zusätzlich können die Anschlussfahnen und gegebenenfalls das Zündköpfchen vor dem Umhüllen wenigstens teilweise mit einem Haftvermittler vorbehandelt werden. Dadurch wird ebenfalls die Haftung der Umhüllung an den Anschlussfahnen verbessert. Durch die bessere Haftung der Umhüllung an den Anschlussfahnen wird die Sicherheit gegen das Eindringen von Feuchtigkeit weiter erhöht.
  • Speziell in der Massenproduktion ist es günstig, wenn die Umhüllung auf mehrere miteinander verbundene Zündköpfchen gleichzeitig aufgebracht wird. So kann die Herstellung der erfindungsgemäßen Zünder sehr rationell und rasch erfolgen. Dabei können die Zündköpfchen über Streifen, mit denen die Anschlussstifte miteinander verbunden sind, zusammenhängen oder auch auf einer Rolle angeordnet sein. Grundsätzlich ist es aber auch möglich, die Zündköpfchen einzeln mit einer Umhüllung zu versehen.
  • Bei den erfindungsgemäßen Zündern sind die Zündköpfchen sehr gut gegen äußere Einflüsse, insbesondere Feuchtigkeit, geschützt und können in einem weiteren Verarbeitungsschritt, z.B. einem Umspritzvorgang, mit einer voluminöseren Hülle aus Kunststoff versehen werden, wobei auch Boostermaterial eingebracht werden kann. Dabei schützt die Umhüllung des Zündköpfchens dieses vor der Temperaturbelastung einer weiteren Umspritzung und dem Spritzdruck.
  • Wenn die Pille eine Kunststoffspange besitzt, kann die Einspritzung vor der Spange enden oder diese ganz oder teilweise umhüllen.
  • Ein erfindungsgemäßer Zünder ist dadurch gekennzeichnet, dass das Zündköpfchen und der an dieses unmittelbar anschließende Bereich der Anschlussfahnen mit einer Kunststoffschicht umspritzt ist. Auf diese Weise ist der Feuchtigkeitsschutz sichergestellt.
  • Dabei ist nach einem weiteren Merkmal der Erfindung vorgesehen, dass die Umhüllung eine Einschnürung im Bereich der Anschlussfahnen aufweist. Dadurch wird einer möglichen Einleitung von Rissen im Kunststoff in Richtung der Anschlussfahnen beim Zünden des Zündköpfchens vorgebeugt.
  • Als Kunststoffe für die Umhüllung eignen sich Thermoplaste mit geringer Wasseraufnahme und Wasserdurchlässigkeit wie z.B. Polyolefine. Grundsätzlich können aber auch andere Kunststoffe verwendet werden, vorausgesetzt, dass die Verarbeitungstemperatur der Kunststoffe von dem Zündköpfchen ohne Schädigung desselben vertragen wird.
  • Wenn die Umhüllung aus einem elastischen Kunststoff, wie z.B. Gummi oder Silikon, hergestellt ist, ergibt sich der Vorteil, dass die Umhüllung aufgrund ihrer Elastizität Dimensionsänderungen aufgrund von Temperaturschwankungen leicht ausgleichen kann.
  • Wenn die Umhüllung aus einem duroplastischen Kunststoff besteht, ergibt sich eine thermisch hoch belastbare Umhüllung, die bis zu deren Zersetzungstemperatur im Wesentlichen stabil bleibt.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
    • Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Zündköpfchen im Schnitt; Fig. 2 das Zündköpfchen gemäß Fig. 1 in geschnittener Seitenansicht; Fig. 3 eine axonometrische Darstellung des Zündköpfchens; und Fig. 4 eine Schnittdarstellung eines Zünders mit Sockel.
    Beste Ausführungsform der Erfindung
  • Der erfindungsgemäße Zünder weist ein Zündköpfchen 1 auf, das von einer Umhüllung 2 aus Kunststoff, z.B. einem Polyolefin, umgeben ist. Dabei ist das Zündköpfchen 1 mit Anschlussfahnen 3 verbunden, die zumindest in ihrem an das Zündköpfchen 1 unmittelbar anschließenden Bereich ebenfalls von der Umhüllung 2 umgeben sind.
  • Im Bereich des Überganges vom Kopf 5 des Zünders zur Umhüllung der Anschlussfahnen 3 ist eine Einschnürung 4 vorgesehen, durch die beim Zünden des Zündköpfchens durch einen elektrischen Impuls einer möglichen Einleitung von Rissen im Kunststoff der Umhüllung 2 in Richtung der Anschlussfahnen 3 vorgebeugt wird.
  • Wie aus Fig. 4 zu ersehen ist, können Kontaktstifte 3' auf einer Platine 8 gehalten sein, die zusammen mit dem Zündköpfchen 1 umspritzt ist. Bei der Darstellung von Fig. 4 liegen die Anschlussfahnen 3 (siehe Fig. 1) vor und hinter der Zeichnungsebene und sind daher nicht sichtbar. Sie sind aber mit den Kontaktstiften 3' verbunden.
  • Gemäß Fig. 4 ist an den Zünder gemäß Fig. 1 bis 3 ein Sockel 7 angespritzt. Dieser Sockel 7 weist eine umlaufende Rille 9 auf, in welcher sich ein O-Ring zur Abdichtung zum Treibladungsgehäuse befinden kann. Auf diese Weise wird die Zündpille zusätzlich geschützt, und es entsteht vor der Zündpille ein abgedichteter Raum, in welchem Treibmittel vor Feuchte geschützt eingebaut werden kann.

Claims (14)

  1. Verfahren zur Herstellung eines Zünders für einen pyrotechnischen Gasgenerator, insbesondere für Airbags bzw. Gurtstraffer, der ein Zündköpfchen (1) mitAnschlussfahnen (3) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Zündköpfchen (1) vollständig und die Anschlussfahnen (3) zumindest mit den an dieses unmittelbar anschließenden Bereichen in eine Spritzgussform eingebracht und umspritzt werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Material zur Umspritzung des Zündköpfchens (1) gleichzeitig über zwei Anspritzkanäle, die symmetrisch zum Zündköpfchen (1) angeordnet sind, aufgebracht wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Umspritzen des Zündköpfchens eine weitere Umspritzung, vorzugsweise mit höher schmelzendem Material, in derselben Spritzgussform durchgeführt wird.
  4. Verfahren zur Herstellung eines Zünders für einen pyrotechnischen Gasgenerator, insbesondere für Airbags bzw. Gurtstraffer, der ein Zündköpfchen (1) mit Anschlussfahnen (3) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Zündköpfchen (1) vollständig und die Anschlussfahnen (3) zumindest mit den an dieses unmittelbar anschließenden Bereichen in einen flüssigen erhärtenden Kunststoff, vorzugsweise Latex, getaucht werden.
  5. Verfahren zur Herstellung eines Zünders für einen pyrotechnischen Gasgenerator, insbesondere für Airbags bzw. Gurtstraffer, der ein Zündköpfchen (1) mitAnschlussfahnen (3) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Umhüllung (2) auf das Zündköpfchen (1) und zumindest auf die an dieses unmittelbar anschließenden Bereiche der Anschlussfahnen (3) im Wirbelschichtverfahren aufgebracht wird.
  6. Verfahren zur Herstellung eines Zünders für einen pyrotechnischen Gasgenerator, insbesondere für Airbags bzw. Gurtstraffer, der ein Zündköpfchen (1) mitAnschlussfahnen (3) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Umhüllung (2) auf das Zündköpfchen (1) und zumindest auf die an dieses unmittelbar anschließenden Bereiche der Anschlussfahnen (3) im Pulverbeschichtungsverfahren aufgebracht wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussfahnen (3) vor dem Umhüllen wenigstens teilweise aufgeraut werden.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussfahnen (3) und gegebenenfalls das Zündköpfchen (1) vor dem Umhüllen wenigstens teilweise mit einem Haftvermittler vorbehandelt werden.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Umhüllung (2) auf mehrere miteinander verbundene Zündköpfchen (1) gleichzeitig aufgebracht wird.
  10. Zünder für einen pyrotechnischen Gasgenerator, insbesondere für Airbags bzw. Gurtstraffer, der ein Zündköpfchen (1) mit Anschlussfahnen (3) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Zündköpfchen (1) und zumindest der an dieses unmittelbar anschließende Bereich der Anschlussfahnen (3) mit einer Kunststoffschicht umspritzt ist.
  11. Zünder nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Umhüllung (2) eine Einschnürung im Bereich der Anschlussfahnen (3) aufweist.
  12. Zünder nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Umhüllung (2) aus einem Thermoplast, vorzugsweise aus einem Polyolefin, hergestellt ist.
  13. Zünder nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Umhüllung (2) aus einem elastischen Kunststoff, wie z.B. Gummi oder Silikon, hergestellt ist.
  14. Zünder nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Umhüllung (2) aus einem duroplastischen Kunststoff besteht.
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