EP1808667A2 - 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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EP1808667A2
EP1808667A2 EP20070006641 EP07006641A EP1808667A2 EP 1808667 A2 EP1808667 A2 EP 1808667A2 EP 20070006641 EP20070006641 EP 20070006641 EP 07006641 A EP07006641 A EP 07006641A EP 1808667 A2 EP1808667 A2 EP 1808667A2
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EP
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metal
fixing material
passage opening
pin
passage
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Thomas Dipl.-Ing. Fink
Reinhard Ranftl
Neil Heeke
Richard Dr. Bender
Adolf Olzinger
Bartholomäus Forster
Thomas Dipl.-Ing. Pfeiffer
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Schott AG
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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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
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    • F42B3/00—Blasting cartridges, i.e. case and explosive
    • F42B3/10—Initiators therefor
    • F42B3/195—Manufacture
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a metal fixing material implementation, in detail with the features of the preamble of claim 1; Furthermore, a method for producing a base body of a metal-fixing material implementation, in detail with the features of the preamble of claim 23.
  • Metal fuser feedthroughs are previously known in various designs in the art. This refers to vacuum-tight fusions of fixing materials, in particular glasses in metals. The metals act as electrical conductors. Deputy becomes thereby on US-A-5,345,872 . US-A-3,274,937 directed. Such feedthroughs are widely used in electronics and electrical engineering. The glass used for melting serves as an insulator. Typical metal fuser feedthroughs are constructed such that metallic inner conductors are fused into a preformed sintered glass part, wherein the sintered glass part or the glass tube is fused into an outer metal part with the so-called base body. Examples of preferred applications of such metal-fuser feedthroughs are lighters.
  • the metal fuser feedthroughs are part of an igniter.
  • the entire ignition device comprises, in addition to the metal-Fixiermaterial- implementation of a fuse bridge, the explosive and a metal cover, which encloses the ignition mechanism tight.
  • the housing is grounded, in a preferred two-pole design one of the pins.
  • the ignition device described above is used in particular for airbags or for belt tensioners in motor vehicles. Known ignition devices of the aforementioned or similar type are described in US 6,274,252 . US 5,621,183 .
  • the aforementioned ignition units have two metal pins. But there are also electronic igniters possible, which have only a single pin.
  • the ignition devices shown in the prior art comprise a metal base body, for example a metal sleeve, which is designed as a turned part.
  • the metal base body has at least one passage opening through which at least one metal pin is performed. A major problem with this design is that such a design is material and costly.
  • the invention is therefore based on the object to make a metal-fixing material implementation of the type mentioned in such a way that it is characterized by a high strength with low material and labor costs and the suitability for higher loads and also assembly errors caused by the Inaccurate assignment of the individual elements result, be avoided.
  • the metal fixing material lead-through comprises a metallic base body through which at least one metal pin is made. If, in a preferred embodiment, two metal pins are provided, one of the two makes at least indirectly, ie directly or indirectly via further elements, the ground connection to the main body. When executed with two metal pins these metal pins are preferably arranged parallel to each other. At least one of the metal pins is arranged in a passage opening in the base body and fixed relative thereto by fixing material, preferably in the form of a glass plug.
  • the base body is formed by a sheet-metal element, wherein in a first embodiment at least the passage opening is produced by a cutting process, in particular punching becomes.
  • the main body itself is preferably likewise punched out of a solid material, but the final geometry of the basic body is obtained by a forming process, for example deep-drawing.
  • a forming process for example deep-drawing.
  • End geometry means that no forming operations have to be performed on it.
  • Basic geometry means that it does not represent the final geometry in the event of any further changes required, or that changes can still be made to this by further production processes, in particular forming processes, the final geometry being achieved only after these additional processes.
  • Between front and back means are provided for preventing a relative movement of fixing material in the direction of the rear side relative to the inner circumference of the passage opening.
  • the funds are an integral part of the body or form a structural unit with this.
  • the generation of the geometry by a separation process means that the final geometry on the outer circumference of the base body is made by cutting and the geometry of the through hole by punching.
  • the means for preventing relative movement of fixing material in the direction of the back against the inner circumference of the through hole intended act as a kind of barbs and lead with relative movement in the direction of the back to a positive connection between Fixiermaterialpfropfen, in particular glass plug and body.
  • Fixiermaterialpfropfen in particular glass plug and body.
  • These include, for example, at least one local constriction in the passage opening, which can be provided in the entire region of the inner circumference, except at the front of the body.
  • the solution according to the invention makes it possible, on the one hand, to resort to more cost-effective production methods and starting materials, wherein the use of material is considerably minimized.
  • the entire base body may be formed as an integral component, in which the metal pin is fused by means of fixing material. Another significant advantage is that even under increased loads on the individual metal pin, for example a pressure load, a pressing out of the metal pin with the glass plug from the through hole is reliably avoided.
  • the entire design also builds smaller in width and is suitable for smaller size by ensuring the secure fixation of the metal pin in the body even at higher forces.
  • the second metal pin is grounded or fixed as a ground pin on the back of the body. This eliminates additional measures to put a fixed in the base body with fixing metal pin to ground or to electrically couple with the body. Furthermore, only a pin is to be fixed in a through hole, the possibilities are thus more diverse, completely secure the individual pin in the circumferential direction and the possible connection surface for the ground pin can be increased.
  • the fixing material used is, for example, a glass plug, a ceramic plug, a glass ceramic plug or a high-performance polymer.
  • the means for preventing a relative movement between the fixing material and the passage opening, in particular the sliding out there are a plurality of possibilities. These are characterized by measures on the body. In the simplest case will open Measures taken at the base body, which can be realized in the production, especially during the punching process, with.
  • the passage opening between the back and front is characterized by a change in the cross-sectional profile.
  • at least two regions of different internal dimensions are provided, when designed as a passage opening with a circular cross-section with a different diameter.
  • the change in cross section can be done in stages or continuously. In the latter case, the passage opening between the front and rear side is conical, which narrows towards the rear.
  • the measures on the main body are usually further characterized by the provision of a plurality of recesses or projections. These form at least one from the back viewed on the inner circumference of the through hole in the base between the back and front arranged undercut, the front is free of such undercuts.
  • this is characterized by three partial areas - a first partial area which extends from the rear side in the direction of the front side, a second adjoining area and a third partial area which extends from the front side to the rear side.
  • the second partial area is characterized by smaller or larger dimensions of the passage opening than the first and third partial area.
  • the first and third subareas are then characterized by identical cross-sectional dimensions.
  • an asymmetrical design of the passage opening is turned off, in these embodiments, with more than two areas, an embodiment of the passage opening is preferably selected which can be used with regard to the installation position. This is, based on a theoretical center axis which is perpendicular to the pin axis of the guided in the main body pin and extending in the central region of the body, formed symmetrically. This front and back can also be reversed in terms of their function. The undercuts formed by these counteract possible movements of the Fixiermaterialpfropfens in both directions.
  • a plurality of circumferentially spaced apart on a common length between the front and rear projections may be provided. These are usually embossed, d. H. local deformation under pressure generated in the area of the back. The production process is thus particularly cost-effective.
  • Fixiermaterialpfropfen Another way to avoid relative movements between Fixiermaterialpfropfen and through hole is the formation of a positive connection between them.
  • the glass is introduced into the opening together with the metal pin, and the glass and metal ring are heated, so that after cooling, the metal shrinks onto the glass plug.
  • the passage opening after punching the passage opening substantially to the final diameter.
  • the punched through hole itself can still be edited, for example, be ground without the end diameter changes significantly.
  • the passage opening may have a circular cross-section. Other possibilities are conceivable, for example an oval cross section.
  • measures are provided on the metal pin for additional avoidance of relative movements under load between metal pin and fixing material.
  • These may each be protrusions or recesses extending over the entire outer circumference of the metal pin, or they may be adjacent to one another in the circumferential direction with any desired or fixed predefined and fixed projections.
  • the method for producing a main body of a metal bushing is characterized in that the outer contour describing the final contour is obtained by a separation process free of exciting machining of a sheet metal predefined thickness.
  • Both processes can be laid in a cost-saving manner in a tool and a single operation.
  • the undercuts in the through holes are formed by deformation of the through hole, for example embossing.
  • the individual embossing process can be carried out before or after the punching process.
  • embossing and punching are carried out in each case on the same side of the body in order to avoid unnecessary changes in the workpiece position and to allow any of these processes to take place immediately after one another.
  • the embossing operations are carried out on one side or both sides, wherein in the latter case preferably the same embossing parameters are set in order to ensure a symmetrical design of the passage opening.
  • FIG. 1 a illustrates, on the basis of an axial section, a first embodiment of a metal-fixing material bushing 1 designed according to the invention, for example for use as a lighter of an airbag.
  • This comprises a basic body 3 forming a metal collar 2, with 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 acting as a conductor metal pin 4 is guided by the base body 3.
  • the ground pin 5 is fixed in the illustrated case directly to the back 12 of the base body 3 at this.
  • the metal pin 4 is melted onto a part I 1 of its length I in fixing material 34, in particular a glass plug 6 cooled down from a molten glass.
  • the metal pin 4 protrudes beyond the end face 7 of the glass plug 6 at least on one side and, in the illustrated embodiment, terminates flush with the second end face 8 of the glass plug 6.
  • the base body 3 is designed as a punching element 9.
  • the stamped part can either continue to be used in the geometry as it is after the punching process or else be formed in a further working step, for example, deep-drawn.
  • the provided for receiving and fixing the metal pin 4 by means of the glass plug 6 through hole 11 is generated according to the invention in a preferred embodiment by a punching process in the form of punching. Subsequently, the metal pin 4 is inserted at the back 12 of the metal fixing material passage 1 together with the glass plug into the through hole 11 and the metal body containing the glass plug and the metal pin heated so that shrinks after a cooling process, the metal and so a positive connection between Glass plug 6 with metal pin 4 and body 3 is formed. It is also conceivable to introduce the fixing material in the molten or flowable state, in particular the molten glass from the front side 13 into the passage opening 11.
  • a positive and cohesive connection is formed both between the outer circumference 14 of the metal pin 4 and the inner circumference 15 of the through opening 11 in order to release the metal pin 4 with the glass plug 6 when the entire metal fixing material bushing 1 is loaded
  • means for preventing relative movement between the fixing material 34 and the inner periphery 15 of the passage opening in the direction of the rear side 12, which are designated here by 35, are provided. These act more or less as barbs and cause a positive connection between the base body 3 and glass plug 6 under tensile force and / or pressure on the glass plug 6 and / or the metal pin 4 and thus prevent sliding out on the back 12.
  • the through hole 11th configured such that it has an undercut 36 which is formed by a projection 37.
  • the passage opening 11, which is preferably formed in the illustrated case with a circular cross section, is through this projection 37 by two different diameters d 1 and d 2 characterized.
  • the diameter d 1 is greater than the diameter d 2 .
  • the diameter d 2 is the diameter of the passage opening 11 on the rear side 12.
  • the diameter d 1 is the diameter of the passage opening 11 on the front side 13.
  • the passage opening 11 is designed to have the same diameter d 1 over a substantial part of its extension I d1 , I d2 stands for the formation of the passage opening 11 with the diameter d 2 . That is, the passage opening has two partial areas, a first partial area 16 and a second partial area 17, wherein the first partial area 16 is characterized by the diameter d 1 and the second partial area 17 is characterized by the diameter d 2 . These diameters are thereby produced by a one-sided punching process in the form of punching from the sides of the front side 13 or rear side 12 with subsequent forming process under pressure, in particular stamping, as shown in the figures 1b to 1c on the base body 3.
  • punching and forming process each take place from the same side, in the illustrated case from the front side 13.
  • the cutting out of the main body 3 can also be carried out as part of a punching process or a previous cutting process, such as water or laser cutting. Preferably, however, this is done by punching.
  • the tool for this is designed such that the entire base body 3 with a through hole 11 in a single step from a sheet 38 of certain sheet thickness b, which corresponds to a thickness D of the base body 3, is punched out.
  • Figures 1b to 1e illustrate in a simplified schematic representation of the basic principle of the inventive method for producing a base body 3 with the required geometry.
  • Figure 1b illustrates in a schematically simplified representation of the formation of the punching tool 39 from two part tools, a lower part in the form of a die 40 and a top in the form of a punch 41. In this case, the punch 41 is moved relative to the resting on the die 40 plate 38. The feed direction is indicated by an arrow.
  • the resulting base body 3 'with respect to its outer end geometry and the geometry of the passage opening 11' after punching is shown in Figure 1c.
  • the base body 3 ' can be subjected to a further embossing process in this state and this position in order to achieve the geometry of the through opening 11 shown in FIG.
  • FIG. 1a in particular the undercut 36 formed by the projection 37.
  • the embossing tool 42 is the front side 23 of the main body
  • the effective depth t 1 which in the final state of the main body 3 is the distance of the undercut 36 from the front side, is effective at the through opening 11 "as it is after punching 13, is thereby ensured by the shape of the embossing tool 42 and the embossing depth or embossing depth caused thereby
  • Figure 1e illustrates the position of the embossing tool 42 relative to the base body 3 'in the final state, ie after embossing, in which state the basic body 3 'corresponds to the main body 3.
  • the additives' character condition the condition of the element to be machined during manufacture.
  • metallic materials with good flowability at the selected pressure are used as plates 38 or thin-walled elements.
  • the metals used are preferably Cu-Ni alloys or Al alloys or Ni or Fe alloys. Particularly preferred is the use of steels, for example. Stainless steel, CRS 1010, structural steels or Cr-Ni steel.
  • the passage opening 11 has a circular cross-section.
  • other shapes are also conceivable, in which case an undercut is formed by changing the internal dimensions of the opening.
  • the illustrated geometries are idealized. In practice, surface areas that are not completely perpendicular to one another will generally arise. It is crucial that a basic contour of the through hole is created, which is on the one hand, the inclusion of a melted metal pin and further preventing the withdrawal of the entirety of metal pin and fixing, in particular Glaspfropfen, ie also the Undercut forming surface areas and the adjacent surface areas can be arranged at an angle to each other.
  • FIG. 2 a illustrates, on the basis of an axial section through a metal-fixing material bushing 1.2, a further embodiment of the base body 3.2 according to the invention.
  • the basic structure of the metal fixing material bushing 1.2 corresponds to that described in FIG. 1, for which reason the same reference numerals are used for the same elements.
  • the passage opening 11.2 is conical.
  • the diameter d decreases steadily, starting from the front side 13.2 to the rear side 12.3.
  • This continuous reduction in diameter through the formation of a cone forms the means 35 for preventing relative movement between the fixing means and the inner periphery 15 of the passage opening.
  • FIG. 2b illustrates the basic body 3 'resulting after the punching process after punching. It can be seen that a passage opening 11 'with the same dimensions throughout.
  • FIG. 2c illustrates the embossing tool 43, which has a conical configuration and acts on the base body 3 'according to FIG. 2b from the front side 13.2 against a die 44.
  • Figure 3 discloses a combination of the embodiment according to Figures 1 and 2, in which only a part of the passage opening 11.3 is conical.
  • the passage opening 11.3 of the metal fixing material bushing 1.3, in particular in the base body 3.3 is also divided into two sections, a first portion 16.3 and a second portion 17.3.
  • the second portion 17.3 is characterized by a constant diameter d 2.3 over its length I d2.3 .
  • the second portion 17.3 extends from the back 12.3 toward the front 13.3.
  • the first portion 16.3 is characterized by a continuous reduction in cross section of the passage 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 embodiments of FIGS. 2 and 3 offer the advantage of a larger connection surface 18 for the metal pin 5.2 or 5.3, respectively, especially the mass pen.
  • the undercut 36.3 is due to the change in diameter from the second to the first portion 16.3 considered.
  • the asymmetrical geometry of the through-opening 11 from the front side 13 towards the rear side 12 offers the advantage of preventing the glass plug 6 from slipping out or pulling out on the rear side 12 or in the direction of it. Furthermore, during installation due to the asymmetrical geometry, an easier orientation for the installation position of the individual elements, in particular of the metal pins 4 and 5, can be given. Due to the undercut, a detachment of the assembly of metal pin 4 and glass plug 6 is avoided from the body during ignition.
  • the additional material on the back side 12 offers the advantage of a larger connection surface for the metal pin 4.5 to be grounded. Furthermore, this increases the strength of the glass seal of the metal pin when pressure is applied to the front.
  • FIGS. 4 and 5 illustrate two further embodiments of a metal-fixing material bushing 1.4 and 1.5 according to the invention with passage opening 11.4 and 11.5.
  • the passage opening 11 is subdivided into three subregions.
  • the respective first and third partial regions 20 and 22 being preferably characterized by equal diameters d 20 and d 22 .
  • the second portion 21 is characterized by a smaller diameter d 21 than the diameter d 20 and d 22 and thus forms a projection 23. This forms the between the front and rear disposed undercut 36.4 to prevent the relative movement of the glass plug 6.4 toward the rear 12.4 the inner circumference 15.4 of the passage opening 11.4.
  • the surfaces 24 and 25 directed respectively toward the front side 13.4 and rear side 12.2 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 design of the base body is particularly suitable for can be installed and positioned as desired, in particular with regard to the connection of the metal pins 4.4.
  • this also applies to the embodiment of the metal-fixing material bushing 1.5, in particular of the main body 3.5, shown in FIG.
  • This is also subdivided into at least three subregions, these individual subregions, which are denoted here by 20.5, 21.5 and 22.5, describe a recess 26 which is arranged between the rear and front sides 12.5 and 13.5.
  • the two outer portions - first portion 20.5 and third portion 22.5 - form protrusions 27 and 28.
  • the mutually facing surfaces 29 and 30 of the individual projections 27 and 28 form a stop for the cooled glass plug 6.5 when moving between the back 12.5 and Front side 13.5.
  • Both versions require an increase of the required hydrostatic forces to move the glass plug 6 with shearing of parts of these under pressure loading in motion.
  • the production of the main body 3.4 according to Figure 4 is carried out by punching the base body 3 'with a through hole 11' with a constant diameter.
  • the projection is achieved by embossing on both sides with a predefined embossing depth and a stamping tool with a larger diameter than the diameter of the passage opening 11 'present after stamping. Due to the increase in the surface tension of the material at the base body 3 'under the influence of the embossing tool when the yield point is exceeded, the material flows, which then forms the projection 23. It is irrelevant whether the embossing process takes place first from the front or back of the body.
  • the embossing forces and embossing depth should be the same on both sides.
  • the statements made apply analogously to the formation of the body according to FIG 5.
  • the two projections 27 and 28 in the region of the front and back 12 and 13 are then formed by on the front and back sides 12, 13 on the body 3.5 'becoming effective compressive forces.
  • the illustrated shape of the recess is idealized.
  • FIGS. 4 and 5 illustrate measures on the base body 3.4 or 3.5, in particular the through openings 11.4 and 11.5 for preventing a relative movement of the glass plug 6 with respect to this
  • FIGS. 6 and 7 show, by way of example, measures on the metal pin 4.6 or 4.7, which are used to prevent the Exit the metal pin 4.6 or 4.7 from the glass plug 6.6 or 6.7 during the test and also serve during the ignition process.
  • FIG. 6 shows a combination of the embodiment shown in FIG. 1 with additional modification of the metal pin 4.6.
  • the pin 4.6 has at least one projection in the coupling area with the base body 3.6, which is designated 31 and extends in the circumferential direction around the Outer circumference 32 of the pin 4.6.
  • it is a projection 31 which extends around the entire outer periphery 32 of the metal pin 4.6.
  • This can be formed by compression or pinching of the metal pin 4.6.
  • Another possibility, not shown here, involves the arrangement of several mutually adjacent in the circumferential direction, preferably with the same distance adjacent to each other arranged projections on the metal pin 4.6 in the region of the coupling in the base 3.6.
  • the feature of the projections on the metal pin 4.6 contributes significantly to improving the strength of the connection. This feature prevents the removal of the metal pin 4.6 during a corresponding test in which normally the metal pin fails to pull and remove the glass plug. This applies analogously to the embodiment according to FIG. 7.
  • the metal pin 4.7 has a plurality in the area of contact with the molten glass of over the axial extent of the passage opening arranged projections, which are connected in series.
  • a corrugation 33 is used. With this, the same effect can be achieved as described in Figure 6. The rest of the structure corresponds to that described in Figure 6, which is why the same reference numerals are used for the same elements.
  • FIGS. 6 and 7 can furthermore also be combined with the measures illustrated in FIGS. 2 to 5 on the main body, in particular the passage openings.
  • FIG. 8 describes an embodiment in which the passage opening 11.8 with the same diameter is formed over the entire extent between the rear side 12 and the front side 13, wherein in the region of the rear side 12.8 the base body 3.8 is subjected to an embossing process.
  • This is done by pressurization on the back 12.8, wherein this pressurization is made selectively in the region of the circumference of the passage opening 11.8.
  • the pressure is applied to the pressure on the back 12.8.
  • the projections 37, 81, 37, 82 which are arranged equidistantly in the circumferential direction, are thereby produced.
  • the glass plug 6.8 can be formed here as a pressed part.
  • Figure 9 illustrates an embodiment in which, however, the inner circumference 15.8 of the through hole 11.8 is characterized by a substantially constant mean diameter d 1 and further to achieve the holding effect for the glass plug 6.8, either the inner circumference 15.8 of the passage opening 11.8 in the main body 3.8 or the outer circumference 6.9 glass graft one Surface treatment, in particular a machining surface treatment, such. B. sandblasting or pickling was subjected. 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 of a corresponding surface treatment is formed. It is also possible to limit the surface treatment to only a partial area, which should extend at least in the region of the rear side 12.9.
  • the glass plug which is inserted into the base body is additionally surrounded by a sleeve. Then, both the surface of the through hole and / or the sleeve and / or the metal pin can be roughened.
  • the passage opening 11.9 is characterized by a larger diameter d 2 in the region of the rear side 12.9 than on the front side 13.9.
  • This design makes it possible to make through holes 11.9 in thicker bodies 3.9.
  • the passage opening 11.10 is, for example, punched or drilled only in the partial area 45.10.
  • the second portion 46.10 is formed in both embodiments, for example, by drilling this portion 46.10. In the bored portion 46.10 of the glass plug 6.10 is introduced and held with the metal pin 4.10. In general, all the possibilities mentioned in the description of FIGS.
  • the invention is also applicable to more than 2 metal pins and so-called mono-pins, the two metal pins, which were preferably arranged parallel arranged, of which one of the metal pins on the back of the body is grounded to ground.
  • Mono pins are ignition units that include only a single metal pin carried by a pin carrier.
  • the pin carrier itself includes, for example, a metal ring which forms the ground connection.
  • the pin carrier 100 includes a metal pin 103 embedded in an insulated filling 104, which is preferably formed of glass.
  • the pin carrier comprises a main body 101.1, which excludes the metal pin 103 and a sleeve 101.2 with an inner wall surface 101.2.1.
  • the end of the fused part of the metal pin 103 by means of a bridge 105 electrically connected to the main body 101.1.
  • the passage opening 106 is introduced into the base body, for example, by a punching step.
  • the passage opening can be introduced into the base body as described above in FIGS. 1 to 10. Together with the passage opening, the main body 101.1 can be punched out as described above. Preferably, the passage opening is punched out together with the base body.
  • the base body together with the sleeve 1012 forms a one-piece component.
  • the production of a one-piece component can, for example, be done by punching out a stamped part in a method step and the sleeve is obtained by deep drawing.
  • the inner wall surface of the sleeve and the free end of the metal pin 103 is coated.
  • a coating material for example, gold is used.
  • the coating is applied by electrolytic means. The coating serves to keep the electrical resistance at the interface 108 between a plug 120 inserted into the sleeve and that of the inner side 101.1.2 of the sleeve 101.2 small.
  • the connector is labeled 120 in the figure below.
  • the basic body 3 designed as a turned part in versions according to the prior art is replaced by stamped parts.
  • the individual measures to prevent withdrawal of the metal pin 4 from the base body under load, which were provided in the individual figures on the base body 3 and to avoid pulling out the metal pin from the fixing material on the metal pin, can also be used together in combination.
  • the execution is not subject to any restrictions.
  • the aim is embodiments that ensure high strength of the overall connection between the metal pin 4 and the base body 3 and thus the metal fixing material bushing 1.
  • the through holes can be formed with different cross-section. Preferably, however, circular cross sections are selected.
  • the formation of the undercuts is an integral part of the body.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Metall-Fixiermaterial-Durchführung (1) für Anzünder von Airbags oder Gurtspannern, insbesondere Metall-Glas-Durchführung (1); - mit wenigstens einem Metallstift (4,103) der in einer Durchgangsöffnung im Grundkörper (3) in einem Fixiermaterial angeordnet ist, wobei der Grundkörper eine Vorder (13)- und eine Rückseite (12) aufweist gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: - der Grundkörper (3) wird von einem Element gebildet, wobei die die Durchgangsöffnung beschreibende Grundgeometrie wenigstens durch einen Trennvorgang erzeugt wird; - zwischen Vorderseite (13) und Rückseite (12) des Grundkörpers (3) sind Mittel zur Vermeidung einer Relativbewegung von Fixiermaterial (6) in Richtung der Rückseite (12) gegenüber dem Innenumfang der Durchgangsöffnung vorgesehen.

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. Im 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 1a 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 1 a 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 I1 seiner Länge I 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 Id1 mit dem gleichen Durchmesser d1 ausgeführt. Id2 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 1c wiedergegeben. Der Grundkörper 3' kann in diesem Zustand und dieser Lage einem weiteren Prägevorgang unterzogen werden, um die in Figur 1a 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 1e 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 Al-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 ferner 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, dass 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 Vorder- und 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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