JP2006275503A - 自動車の乗員保護装置用の点火装置 - Google Patents

Abstract

【課題】作製がより簡単且つ低コストである、火工式保護装置、特にエアバッグ又はシートベルトテンショナ用の点火装置を提供する。
【解決手段】電気点火用の電流リード線を有する変形金属キャリヤ部品を有するベースと、ベースに接続されたキャップとを備え、推進薬がベース及びキャップ間に密閉されており、ベースの金属キャリヤ部品は、ベース本体、及びベース本体に比べて薄い溶接リムを有し、キャップは、包囲溶接シームによって溶接リムに溶接されている。
【選択図】図１

Description

［発明の詳細な説明］
本発明は、包括的に言えば火工式乗員保護装置の点火に使用されるような点火装置に関する。特に本発明は、このタイプの点火装置のハウジングの形状に関する。

自動車における火工式乗員保護装置として、特にエアバッグ及びシートベルトテンショナが使用されている。このタイプの安全システムは、負傷の危険性を相当に低減させることができる。しかしながら、衝突の際に安全システムが故障してはならないという前提条件がある。この状況では、特にこのタイプの安全装置が機能するためには不可欠であるこのタイプの火工装置の点火装置にも特別な注意が払われる。特に、点火装置は、製造されてから何年も経った後でも、点火装置は完全に機能し続けなければならない。それらが完全に機能することを確保するために、時間が経過しても点火装置内に存在する推進薬が決して変化しないようにすることが必要である。この種類の変化は、たとえば点火装置内に侵入する水分によって引き起こされるであろう。したがって、点火装置の推進薬を気密封入することが重要である。点火装置はまた、安全システムのガス発生器の推進薬に点火するために、点火された推進薬からガスを適正方向に放出しなければならない。これを確実に行うために、従来技術から既知である点火装置は、キャップ又はカバーと同様の中実ベースとを有し、その間で推進薬がこれらの部品から形成される空隙内に密閉されている。この設計は、いかなる場合もキャップ若しくはカバー、又はその一部が確実に引き裂けることを意図している。このタイプの点火装置は、たとえば、ＤＥ２０３０７６０３０１号、ＤＥ１９８３６２７８Ｃ２号、ＤＥ１０２００４００５０８５Ａ１号、ＤＥ１０１１６７８５Ａ１号、ＤＥ１９８３６２７８Ａ１号又はＤＥ１００３９４４７Ａ１号から既知である。中実ベース用に、複雑な旋削部品を一般的に使用しなければならない。このタイプのベースのさらなる問題は、キャップ又はカバーに気密接続する問題である。少なくとも溶接中、中実ベースが溶接場所から大量の熱を消散させるので、部品は相当な加熱を受ける。

したがって、本発明は、作製がより簡単かつ低コストである改良型エアバッグ点火装置を提供するという目的に基づく。この目的は、独立請求項の主題によって驚くほど非常に簡単に達成される。好都合な形状及び改良が、従属請求項に示されている。

したがって、本発明は、火工式保護装置、特にエアバッグ又はシートベルトテンショナ用の点火装置であって、電気点火用の電流リード線を有する変形金属キャリヤ部品を有するベースと、ベースに接続されたキャップとを備え、推進薬がベース及びキャップ間に密閉されており、ベースの金属キャリヤ部品は、ベース本体、又は内部、及び内部又は内部分よりも薄い溶接リムを有し、キャップは、包囲溶接シームによって溶接リムに溶接されている、点火装置を提供する。

さらに、このタイプの点火装置用のベースを作製するために、本発明は、金属キャリヤ部品を変形によって作製し、金属キャリヤ部品は、開口を設けたベース本体、及びベース本体に比べて薄い溶接リムを有するように変形され、また、電気点火用の電流リード線を前記開口内に取り付ける、ベースを作製する方法を提供する。そして、点火装置を作製するためにこのタイプのベースを使用し、かつ金属キャリヤ部品の溶接リムで溶接することによってキャップに接合し、それにより、推進薬を密閉することができる。

薄い溶接リムを有するベースの設計は、本発明によれば、これまで一般的であった高価な旋削部品より一般的に薄く、かつ相当に低コストで作製されることができる、変形によって作製された部品を今やベースとして使用することができる程度まで、溶接作業中に供給される溶接エネルギを減少させることができることを意味する。電流リード線又は推進薬が熱の作用で損傷を受ける危険も低減される、又は完全に排除される。

本発明の状況では、変形という用語は、材料除去製造方法又はプライマリ成形製造方法とは異なった変形製造方法を意味するものとして理解されたい。

材料除去製造方法では、半加工品から材料を除去することにより、所望の本体が作製される。これらの方法は、特にヤスリ仕上げ、チゼル堀り、のこ引き、ねじ切り、旋削、平削り、フライス削り、ドリル加工、深座ぐり、リーマ仕上げ、ブローチ削り、研削、ホーニング仕上げ、ラップ仕上げを含む。プライマリ成形方法は、たとえば鋳込み、押し出し、射出成形、テープ鋳込み、トランスファー成形、焼結による成形を含む。

変形製造方法により、連続繊維プロフィール、それに付随するより高い強度、材料の節約及びより低コストの製造といった、特に材料除去方法に勝る利点が得られる。しかしながら、もちろん変形作製方法を他の方法、すなわち、たとえば材料除去及びプライマリ成形方法と組み合わせる可能性を排除しない。

金属キャリヤのベース本体がディスク状の基本形状を有することが好ましい。そのような単純な基本形状は、変形製造方法によって容易に製造することができる。さらに、低コストの変形作業のために、ベースの金属キャリヤ部品の最大厚さが２ｍｍ乃至３．５ｍｍの範囲内にあることが好ましい。

溶接中の溶接エネルギ、したがって部品の加熱を効果的に減少させるために、溶接リムの厚さがキャップの厚さ又は壁厚と同様である場合も、特に有利である。溶接リムの厚さ又は壁厚が、キャップの厚さ又は壁厚と多くても７５％、好ましくは多くても３５％、特に好ましくは多くても２０％だけ異なることが好ましい。特に、溶接リム及びキャップに対して同一の材料厚さを使用することも可能である。溶接リムは、厚さが０．１ｍｍ乃至０．７ｍｍ、好ましくは０．２乃至０．４ｍｍの範囲内である。そのように薄い材料厚さであるため、加熱は非常に効果的に減少する。キャップの好適な厚さは０．１乃至０．４ｍｍの範囲内にあり、特に材料厚さが０．１７及び０．２ｍｍのキャップが設けられる。

特に好適な変形方法は、打ち抜きである。したがって、本発明の改良によれば、金属キャリヤ部品を打ち抜きによって少なくとも部分的に形成することができる。この場合、ベースの金属キャリヤ部品は特に、電流リード線用の打ち抜き開口も有するであろう。このように、１つの作業ステップで、金属キャリヤ部品を金属板から、たとえばそれらの基本形状に打ち抜くことができる。

ベースの金属キャリヤ部品に使用することができるさらなる変形方法には、冷間成形、深絞り、衝撃押し出しが含まれる。たとえば、溶接リムを打ち抜き作業後に冷間成形又は衝撃押し出しによって付形することができる。薄板金からの打ち抜きに加えて、ロッドを切り離すことによって半加工品を作製することもできる。キャップも変形によって、特に少なくとも部分的に打ち抜き、冷間成形、深絞り、衝撃押し出しのステップの少なくとも１つによって有利に低コストで形成される。

本発明のさらなる実施形態によれば、溶接リムは、金属キャリヤ部品のベース本体上に融着されたリングを有する。このリングは、たとえば高温はんだ又はガラスはんだであることができる。

レーザ溶接は、点火装置の部品などの小さい部品でも正確な溶接を行うために使用されることができるので、それはキャップ及びベースの接続に特に好ましい。この状況では、特にベースを包囲レーザ溶接シームによって溶接リムでキャップに接合することができる。溶接シームに加えて、噛み合いロック接続を行うことも可能である。たとえば、金属キャリヤ部品及び／又はキャップに対応の接続要素を設け、それにより、２つの部品間に噛み合いロック接続を生じることができる。この種類の接続要素の一例は、溶接リム上の鋭い縁部である。加えて、キャップも、鋭い縁部が係合するノッチを有することができる。噛み合いロック接続要素、たとえば、キャップ又は金属キャリヤ部品を有する部品の少なくとも一方に設けられたノッチ及び／又は鋭い縁部などを使用することにより、２つの部品を溶接の前でも互いに確実に接続することが可能であり、それにより、たとえば、溶接中、部品は互いの方に向いた状態にある。溶接作業の前に溶接リム及びキャップを押し合わせ、それにより、溶接作業の前でもそれらを互いに固定的に接続することも可能である。

一般的に言うと、推進薬の気密封入を達成するために、特にレーザ溶接シームの形の包囲溶接シームが５°乃至１５°、好ましくは１０°の重なりを有することが有利である。重なりという用語は、溶接シーム自体が重なることを意味するものとして理解されたい。この目的のために、溶接中、溶接場所は溶接リムの円周に沿って３６０°を超えて案内され、それにより、５乃至１５°にわたる扇形領域に沿って二重溶接が実行される。

溶接リムはさまざまなやり方で構成される。本発明の一実施形態によれば、ベース本体の半径方向に延出し、かつ金属キャリヤ部品のベース本体を円周方向に取り囲むように続く溶接リムが、金属キャリヤ部品上に形成される。本発明のこの実施形態では、溶接リムは、点火装置用の取り付けフランジの一部を有利に形成することもできる。

別の実施形態では、溶接リムは、ベース本体の軸方向に延出し、また同様に金属キャリヤ部品のベース本体を円周方向に取り囲むように続く。

本発明のさらに別の実施形態では、溶接リムは、断面で見たとき、金属キャリヤ部品の軸方向中心軸に対して斜めに延出し、かつベース本体を円周方向に取り囲むように続く。この実施形態は、たとえば、キャップをベース上に押しつけているとき、キャップを溶接リムに締め付けるのに有利である。

点火装置のハウジングは、推進薬をできる限り気密状に密閉し、それにより、長期にわたってそれを環境影響から保護できるようにすることを意図している。ベース及びキャップを接続するとき、これは特に溶接シームによって達成される。しかしながら、電流リード線のシールが不十分であって、水又は他の有害物質が侵入することもあるであろう。これを避けるために、ガラス／金属リード線を作製することが特に好ましい。これは、金属キャリヤ部品の開口内に金属ピン及びガラス絶縁体を有し、これにより、ピンが金属キャリヤ部品から絶縁されるが、それは、このリード線が溶接中に過剰な高温になってはならないという問題を生じる。特に、逆転温度を超えてはならない。逆転温度とは、ガラス／金属移行の結果として電流リード線のガラスに作用する圧縮応力が引張り応力に変化する温度を説明するために使用される用語である。引張り応力の発生は、ガラスの急激な移動及び／又はベースの金属キャリヤ部品からのガラスの離脱を非常に容易に引き起こす可能性があるので、これは特に重大である。

特に、電流リード線を金属部品の軸方向中心軸に対して偏心配置する場合、溶接中に金属部品が非常に高温になる可能性がある。しかしながら、薄い溶接リムであることは、リード線及び推進薬の両方の損傷が回避される程度まで溶接エネルギを減少させることができることを意味する。推進薬及びハウジング材料間の化学反応を避けるために、金属キャリヤ部品用の材料としてステンレス鋼を使用することも好ましい。

特に、偏心配置された電流リード線の場合、溶接作業の過程で電流リード線の位置がより高温になるので、電流リード線と溶接リムとの間が最短距離である領域内で溶接を開始しないことが適切であることもわかった。特に、縁部上で、金属キャリヤ部品の軸方向中心軸からスタートして、溶接リムが電流リード線から最短距離にある位置に対して少なくとも２５°、好ましくは少なくとも９０°をなす場所で、特に好ましくはこの位置と対向する溶接リム沿いの場所で、溶接を開始すれば有利である。

さらに、本発明の有利は改良では、電流リード線用に、金属キャリヤ部品の内部から外側に狭くなる開口を設け、それにより、点火に続いて内部で圧力が増加したとき、電流リード線が開口から押し出されるのを防止することが可能である。

電流又は電圧パルスによって推進薬を点火するために、点火ブリッジを使用することが好ましい。この点火ブリッジは、たとえば電流リード線及びハウジングに接続されたワイヤを有する。このワイヤは、電流又は電圧パルスによって赤熱するように作られ、それにより推進薬に点火する。本発明のさらなる実施形態によれば、点火ブリッジはまた、電流リード線のピンに接続された厚膜導体を有してもよい。その場合、この厚膜導体は電流リード線のピンに容易にはんだ付けされ、たとえば、ピンに溶接する必要がない。特に、厚膜導体を塗布した絶縁プレートを使用することが可能である。その場合、このプレートを金属キャリヤ部品上に配置して、導体を電流リード線のピンに接続する。このように完成点火装置内で、金属キャリヤ部品の内側に配置されている絶縁プレートは、断熱体としても作用することができるという特別な利点をさらに有する。このタイプの構造は特に、溶接中の推進薬に対する熱の作用をさらに減少させることができ、それにより、溶接リムによってもたらされる必要溶接エネルギの減少と組み合わせて、温度に敏感な推進薬を使用することさえも可能になる。

本発明のさらに別の改良によれば、厚膜導体を有する絶縁プレートの代替として、又はそれに追加して、金属キャリヤ部品の内側に配置され、かつ電流リード線に接続された半導体チップが使用される。この半導体チップは、たとえば、導体層などの点火装置に加えて、電子回路も含み、それにより、点火装置をより高機能にすることができる。

本発明に従って点火装置用に設けられたハウジングは、ハウジングによって達成される気密封入のために、さらなる用途にも適当である。特に、ベースと、ベースの溶接リムに溶接されたキャップとを備える本発明によるハウジングを使用することにより、電気又は電子部品を気密封入することも考えられる。したがって、本発明は、一般的に言えばハウジング、特に上記のような点火装置又はセンサ用ハウジングであって、少なくとも１つの電流リード線を有する変形金属キャリヤ部品を有するベースと、ベースに接続されたキャップとを備え、たとえば、意図された用途に応じて、推進薬又はセンサ素子をベース及びキャップ間に収容することができ、また、ベースの金属キャリヤ部品は、ベース本体、及びベース本体に比べて薄い溶接リムを有し、キャップは、包囲溶接シームによって溶接リムに溶接されている、ハウジングも提供する。それ以外のその特徴及び作製を含むハウジングは、それに伴う利点と共に、点火装置の説明に対応する。

ハウジングを使用して気密封入することができるセンサとして、圧力又は温度センサが特に適当である。本発明によるそのようなセンサは、特に攻撃的媒体内でも使用されることができる。

［実施形態］
以下の本文において、例示的な実施形態に基づき、かつ図面を参照しながら本発明をさらに詳細に説明し、図面では、同一又は同様の部材には同一の参照番号を付けて示し、さまざまな例示的な実施形態の特徴を互いに組み合わせることができる。

図１乃至図３は、火工式保護装置用の本発明による点火装置のベース１０を示す。図１は、ベース１０の断面図を示し、図３は、図１に”Ｘ”で表された抜粋部分の拡大図を示す。図２は、ベース１０の斜視図を示す。

ベース１０は、ディスク状の基本形状を有するベース本体５を有する変形金属キャリヤ部品３を備える。金属キャリヤ部品３は、ベース本体５の外縁部に配置された溶接リム７も有する。この溶接リム７は、ベース本体５の軸方向中心軸２３に対して軸方向に延出し、かつベース本体５をその円周方向に取り囲んで続く。このタイプのリムは、たとえば、金属キャリヤ部品の打ち抜きディスク状半加工品のさらなる変形によって形成される。腐食又は推進薬との反応を避けるために、多くの他の金属より変形がより困難ではあるが、金属キャリヤ部品３用の材料としてステンレス鋼を使用することが好ましい。

特に、溶接リム７はまた、金属キャリヤ部品３のディスク状ベース本体５の厚さ３１より相当に薄い厚さ７１を有する。その結果、続いて金属キャリヤ部品３をキャップに溶接する間に必要な熱エネルギが少なくなる。したがって、１．５乃至３．５ｍｍの範囲内にあるベース１０の金属キャリヤ部品３の最大厚さ３１を使用することが好ましい。それに対して、溶接リムは、厚さがわずかに０．１乃至０．７ｍｍ、好ましくは０．２乃至０．４ｍｍの範囲内である。さらに、溶接リムの高さ７２も同じ桁の大きさであることが好ましい。このタイプの溶接リム７は、たとえば金属キャリヤ部品用の半加工品の材料の冷間成形及び変位によって作ることができる。

さらに、ピン１５を備えた電流リード線１１が、金属キャリヤ部品３の開口９内に配置されている。開口９は、たとえば打ち抜きによって作られる。特に、金属キャリヤ部品３の半加工品を薄板金から打ち抜き、開口９も適当なパンチによって同時に打ち抜くことも考えられる。次に、半加工品をさらなる変形ステップで変形させ、それにより、溶接リム７を形成する。これは、たとえば冷間成形、深絞り又は衝撃押し出しによって行うことができる。しかしながら、本発明は、開口９のドリル加工、すなわち材料除去方法によってそれを形成する可能性も排除しない。

ピン１５は、完成した点火装置内に密閉されている推進薬に点火するための点火ブリッジとしての、たとえばグローワイヤの形の電気点火部の接続接点用に使用される。電流リード線１１は、特にガラス／金属リード線として設計され、ガラス１３がピン１５と金属キャリヤ部品内の開口９の壁との間の絶縁材として機能する。このタイプの電流リード線は、非常に良好な電気絶縁を行うだけでなく、時間の経過に伴って推進薬と反応又は混合し、それにより、その性質に悪影響を与える可能性がある大気中の成分に対して気密シールするという特別な利点を与える。したがって、このタイプの電流リード線を使用することにより、長期間が経った後でも、点火装置を確実に作動させることができる。推進薬の点火後の結果として増加する圧力により、電流リード線が金属キャリヤ部品から押し出されることを防止するために、肩部９１が開口９内に追加的に設けられ、それにより、組み付けの後、キャップとの協働で形成されたハウジングの内側に配置された開口は、側部３２から見たとき、外側３３に向かって狭くなる。このように、ベース１０の比較的薄い金属キャリヤ部品３で確実なガラス／金属接合を達成することが可能である。

図１乃至図３に示された例では、さらに電流リード線１１が、金属キャリヤ部品の軸方向中心軸２３に対して偏心配置されている。その結果、金属キャリヤ部品の半径が小さくても、さらなるピン１７を取り付けるために十分な空間を利用することができる。さらなるピン１７は、硬ろう１９を使用して金属キャリヤ部品３に溶接される。したがって、両方のピン１５、１７に供給される電圧パルスによって点火ブリッジを赤熱させるために、本実施形態では、当該点火ブリッジがピン１５だけでなく、金属キャリヤ部品又はキャップにも接続される。電気接続接点を改善するために、少なくともプラグコネクタ用の接続領域に金メッキ２１を有するピン１５、１７が使用される。

図４は、図１乃至図３を参照しながら説明してきたようなベース１０を有する、本発明による点火装置１の断面図を示す。点火装置１は、このタイプのベース１０を使用し、推進薬４０を密閉するようにしてキャップ２５を金属キャリヤ部品３に接続することによって作製され、溶接リム７の位置で包囲レーザ溶接シーム２７によって接続が行われる。包囲溶接シームによる溶接の結果として、ベース１０又はその金属キャリヤ部品３とキャップ２５とが協働して、推進薬用の気密シールハウジング２６を作る。

特に２つのレーザ溶接方法、すなわち熱伝導溶接及び貫通溶接の区別をする。本発明に特に好ましい熱伝導溶接の固有特徴は、材料を表面だけ溶融させることである。十分な強度があれば、材料が溶融して相互に流れ込み、冷却後、固化して共通の溶接シームを形成する。溶接シームは、一般的に０．２乃至０．３ｍｍの深さを有する。なかでも、特に薄壁部品の処理に使用されるパルスＹＡＧレーザが、この処理に適している。特に、異形断面と厚壁管とを溶接するとき、ｃｗモード（”ｃｗ”＝連続波）のＣＯ_２レーザでの貫通溶接が使用される。この場合、材料の表面が、蒸発してキーホールとして知られる開口を形成する程度まで加熱される。しかしながら、本発明は、ベース１０及びキャップ２５を接合するために貫通溶接方法を使用することも排除しない。キャップ２５は、変形製造ステップを使用して低コストで有利に作製されることもできる。

加えて、ベース１０及びキャップ２５の接合前又は接合中に、点火ブリッジ４２は電流リード線のピン１５とキャップ、又は図４に示されているように、金属キャリヤ部品３とにも接続される。たとえば、点火ブリッジ４２は、それぞれスポット溶接によってピン１５及び金属キャリヤ部品３に取り付けられたグローワイヤでよい。多くの場合、図４に図示された簡略形式と異なり、点火ブリッジを包囲する早期点火物質が、推進薬４０に追加して使用される。

特に包囲レーザ溶接シーム２７によってベース１０に溶接リム７で接続されているキャップ２５は、溶接リム７の厚さ又は壁厚に匹敵する壁厚を有する。このことは、特に溶接場所で当てはまる。壁厚は、キャップの他の領域で異なってもよい。たとえば、図４に示されている例のキャップ２５は、所望の破断場所２９を有し、推進薬４０の点火に伴って発生する圧力の結果として、その位置でキャップ２５が引き裂かれて開く。図４に示されているものと異なり、たとえば星形の所望破断場所をキャップのカバー内に使用することも可能であり、それは、このタイプの所望破断場所は特に容易に引き裂かれて開き、キャップ部分の切り離しを伴わないからである。

キャップ２５及び溶接リム７に対して同等の壁厚を選択することにより、必要な溶接エネルギが大幅に減少する。その結果、ガラス／金属リード線１１及び密閉推進薬４０が加熱される程度が相当に低くなる。溶接リム７の厚さ又は壁厚が、キャップ２５の厚さ又は壁厚と多くても７５％、好ましくは多くても３５％、特に好ましくは多くても２０％だけ異なるように、溶接リム７を形成することが好ましい。製造公差の範囲内で、キャップ２５及び溶接リム７に対して同一の壁厚を使用することが特に有利である。

図５Ａ乃至図５Ｃ、図６Ａ乃至図６Ｃは、金属キャリヤ部品及び金属キャリヤ部品内のガラス／金属リード線のガラス１３における温度分布のシミュレーション結果を示す。

図５Ａ乃至図５Ｃは、溶接リムを有していない金属キャリヤ部品の場合のシミュレーション結果を示す。図６Ａ乃至図６Ｃは、溶接リムを有する本発明によるベースの金属キャリヤ部品の場合の結果を示す。

これらの図面に示された結果に対して、それぞれの場合に溶接シームが金属キャリヤ部品の円周上の位置φ＝１８０°で開始されると仮定した。位置φ＝０°が、図５Ａ及び図６Ａに記されており、電流リード線の偏心配置された中心軸の中心点と、金属キャリヤ部品の軸方向中心軸とを通る半径方向軸上に位置する。したがって、それぞれの場合に溶接シームは、溶接シームが電流リード線から最短距離にある場所で開始される。シミュレーションに対して以下のパラメータ、すなわち、１パルス当たり２．６ジュール、１秒当たり１００パルス、合計伝達加熱エネルギ２９１．５ジュール、１°の角度φ当たり０．７８７８ジュールで溶接時間１．１２秒を用い、溶接シームは合計角度３７０°にわたる（１０°の重なりに対応する）。熱は、点火装置の外皮で対流によって消散する。この状況において、周囲温度２０°Ｃでの熱伝達係数を１０Ｗ／ｍ^２Ｋと仮定する。

図５Ａ、図５Ｂ、図６Ａ、図６Ｂはそれぞれ等温線を示し、１．１秒後、すなわち溶接作業が終了する直前の等温線間の温度範囲の一部が示されている。それぞれの場合、溶接場所での最高温度は１４２０°Ｃである。図５Ｃ及び図６Ｃに描かれたグラフはそれぞれ、金属キャリヤ部品内の電流リード線の開口の内面、又は開口内の金属／ガラス接合面に位置する多数の測定点での温度分布を示す。測定点は、それぞれの場合に℃で示されている。わかりやすくするために、図５Ａは、０°にあるＲ１、１８０°にあるＲ２及び２７０°にあるＲ３の３つの測定点を示す。したがって、測定位置１８０°は、角度φ＝１８０°と同様に、溶接シームと電流リード線１１との間が最短距離にある場所に位置する。

図５Ａ乃至図５Ｃを図６Ａ乃至図６Ｃと比較すればわかるように、電流リード線が軸方向中心軸に対して偏心配置されているときでも、溶接リムを有する本発明によるベースの場合、加熱が相当に少ない。特に、溶接リムを有していない金属キャリヤ部品の場合にガラス／金属リード線で温度４５０°に達することは、ガラス／金属移行部の逆転温度を超えることにつながるであろう。これにより、電流リード線がそのシール性質を失い、さらには開口から離脱する可能性が生じる。さらに、推進薬にとって、３８０°Ｃを超える温度も重大である。それに対して、本発明による溶接リムを有する場合、ガラス／金属リード線で達するピーク温度ははるかに低く、せいぜい２７５°Ｃである。

溶接シームと電流リード線との間が最短距離である領域内で溶接を開始しなければ、熱応力をさらに減少させることができる。たとえば、縁部上で、金属キャリヤ部品の軸方向中心軸からスタートして、溶接リムと電流リード線との間が最短距離である位置に対して少なくとも２５°をなす（φ＝１５５°又はφ＝２０５°の角度に対応する）、好ましくは９０°をなす（φ＝９０°又はφ＝２７０°の角度に対応する）場所で溶接を開始すれば有利であり、また、この位置と対向する場所（φ＝０°の角度に対応する）で溶接を開始することが特に好ましい。しかしながら、溶接時にこの種の開始位置であっても、溶接リムを有していない同等のハウジングでは、ガラス／金属リード線で４００°Ｃを超える温度にやはり達するのに対して、溶接リムを有する本発明によるハウジングでは、ガラス／金属リード線でのピーク温度が３００°Ｃを十分に下回る。

図７は、本発明のさらなる実施形態の断面図からの抜粋を示す。本発明のこの実施形態では、金属キャリヤ部品の溶接リム７が、図１に示されている例のように、軸方向に延出しないで、むしろベース本体の半径方向に延出して、金属キャリヤ部品３のベース本体を円周方向に取り囲むように続く。このように、溶接リムは、キャップ２５をはめ込む時のストッパを形成し、そのため、キャップ２５を正確に位置決めすることが非常に容易である。図７に示された例の溶接リム７は、たとえば打ち抜き半加工品の深絞り又は衝撃押し出しによって有利に得られることができる。

図８は、図７に示された例の改良を示す。図８に示された実施形態では、溶接リム７は、ベース本体５から始まって、やはり半径方向に延出するが、高さがより大きい。キャップ２５も、半径方向に延出する同様のリム、又はフランジ縁部４４を有し、ここでキャップ２５が金属キャリヤ部品７の溶接リム７に包囲溶接シームによって接合され、好ましくはこのシームも重なり端部を、すなわち、上記の重なりを有するように構成されている。この時、フランジ縁部４４及び溶接リム７は、点火装置１のフランジ４６を形成する。このフランジ４６は、点火装置を固定するための取り付けフランジとして使用されることもできる。

図８に示された点火装置は、点火ブリッジ４２の形でも、図１及び図７に示された本発明の実施形態と異なる。図８に示された例では、この点火ブリッジ４２は厚膜導体５０を有する。厚膜導体５０は、ピン１５、１７用の開口５４、５５を有する電気絶縁プレート４８上に配置される。絶縁プレート４８にはセラミックを使用することが好ましい。図９は、厚膜導体５０を有する絶縁プレート４８の平面図を示す。厚膜導体５０は、ピン１５、１７を受け取るための開口５４、５５を取り囲む相互接続部のように形成されている。プレート４８上の厚膜導体５０の一部が狭くなり、それにより、点火ブリッジ４２を形成している。厚膜導体を有するプレート４８は、本実施形態ではベースの内側で突出しているピン１５、１７上に載せられる。この場合、厚膜導体５０をピン１５、１７にはんだ付けすることにより、取り付け及び接点接続を非常に簡単に行うことができる。この場合、エレクトロニクス業界で使用されている従来の軟質はんだをはんだ５２として使用することもできる。点火ブリッジを取り付けやすいことに加えて、本発明のこの実施形態は、電気絶縁プレート４８が追加的に断熱を行うという特別な利点も与える。したがって、本発明による溶接リムによって達成される溶接エネルギの削減と組み合わせて、推進薬４０の加熱をさらに減少させることが可能である。

図８及び図９に示されているものと異なって、金属キャリヤ部品の底部全体を覆うわけではないセラミックプレートを使用することも可能であり、それによって、製造コストを削減する。

本発明のさらに別の改良によれば、電気絶縁プレート４８の代わり、又はそれに追加して、半導体チップが使用される。このチップは、点火ブリッジに加えて、電子構成部品も有することができ、それによって、たとえば点火装置にインテリジント電子機器及び／又はそれ独自のセンサを備える。

図１０は、本発明のさらに別の実施形態の、溶接リム７の領域の抜粋を断面図で示す。本実施形態では、溶接リム７が、金属キャリヤ部品３の軸方向中心軸に対して斜めに延出し、そのため、それは斜め外方に突出する。その結果、キャップの断面のキンク及び矢印によって図１０に簡略形式で示されているように、キャップ２５のリムがベース上に押しつけられたとき、それが溶接リム７によってわずかに開くように引き伸ばされる。その結果、２つの部品はしっかり押し合わされ、それにより、気密シール構造を生じることさえもできる。さらに、溶接リム７の外縁部が鋭い縁部５９を形成し、それは、キャップのリムに平行に円周方向にキャップの内側を取り囲んで延びるノッチ５７内に係合する。このように、金属キャリヤ部品３及びキャップ２５は、これらの２つの部品をはめ合わせたとき、互いにラッチ係合し、その結果、噛み合いロック接続が生じる。２つの部品を互いにはめ合わせている時、鋭い縁部がキャップ自体にノッチを切り込むことさえもできる。加えて、これらの部品は次に、包囲レーザ溶接シームによって互いに永久的かつ固定的に接続される。

図１１は、さらなる実施形態の抜粋を示す。本発明のこの実施形態では、金属キャリヤ部品３の本体部分５上にリング６０を融着させることにより、溶接リム３が形成されている。この場合、たとえば硬ろうのリング又はガラスはんだのリングを融着させることができる。以上に説明した例と同様に、次にこのリング６０を再びレーザ溶接によって、この時はキャップ２５に溶接する。

図１２に示された実施形態では、溶接リム７が、溶接の前に、矢印で示されているようにフランジ形にされ、それにより、キャップ２５にしっかり押しつけられる。このように、キャップ２５及びベース間を固定接続することもでき、これはすでに気密シールされているであろう。

図１３は、本発明の点火装置１を備えた火工式保護装置の、全体的に参照番号６２で示されているガス発生器の断面図を示す。点火装置は、図１３では断面図で示されていない。図１３に示されているガス発生器６２は、特にハンドルのエアバッグ用に使用され、この目的から、ハンドルの衝撃吸収体内に設置される。ガス発生器６２は中央空隙６４を有し、この内部に本発明による点火装置１がはめ込まれている。点火装置は、たとえば中央空隙６４の出口に装置１を取り付けるためのフランジ４６を有する。しかしながら、図１に例示されているような点火装置１を適当な形状の空隙６４内に使用することも、もちろん可能である。中央空隙６４は通路６６によって環状推進薬容器６５に接続され、この容器は、推進薬を、たとえば、タブレット形に押し型され、かつアジ化ナトリウム、硝酸カリウム及び砂を含有する推進薬を収容している。点火時に、これが点火装置１から爆発的に逃げるガスによって点火されて、それとしては、推進ガスを放出し、そのガスは通路６７を通って流れて、たとえば取り付けリング６８に取り付けられているエアバッグを膨張させる。

図１４は、本発明によって格納されている圧力センサ１の断面図である。本発明のこの実施形態のベース１０及びキャップ２５を有するハウジング２６は、図８に示されている点火装置１のための、図８に示されたハウジングに似た構造である。金属キャリヤ部品３の溶接リム７と、キャップ２５の、それに溶接されているフランジ縁部４４とによってフランジ４６が形成されている。フランジ４６は、受け取り開口内に固定し、かつシールリングと協働して、センサ８０用の受け取り開口をシールするために使用される。開口５４、５５及び相互接続部８３を有する印刷回路板８２が、ピン１５、１７上に載せられて、ピン１５、１７にはんだ付けされている。相互接続部に接続されたセンサデバイス８４、及び任意選択であるがさらなる素子８５が、印刷回路板８２上に配置されている。センサデバイス８４及び素子８５は、たとえばＳＭＴ素子である。追加的にハウジング２６内に密閉される流体が、ハウジング２６に作用し、かつセンサデバイスによって測定される圧力を伝達する役割を担う。たとえば、圧力センサは、ブレーキ圧力を測定するために自動車のブレーキシステム内に使用される。気密封入により、素子の長期安定性が向上し、かつ意図された用途に応じて、ブレーキ液又は別の流体との直接的接触が回避される。温度センサなどの他のセンサも、本発明によるハウジングを備えることができる。

本発明が上記の例示的な実施形態に制限されず、多くのやり方で変更できることは、当業者には明らかであろう。特に、個々の例示的な実施形態の特徴は、互いに組み合わせることもできる。

火工式保護装置の点火装置用の本発明によるベースの一実施形態の断面図である。 図１に示されたベースの斜視図である。 図１に示されたベースの溶接リムの抜粋の拡大図である。 図１乃至図３に示されているようなベースを有する本発明による点火装置の断面図である。 キャップをベースに溶接している間の、溶接リム及びガラスを有していない金属キャリヤ部品の温度範囲を示す図である。 キャップをベースに溶接している間の、偏心配置されたガラス／金属リード線の金属キャリヤ部品の温度範囲を示す図である。 溶接作業中に図５Ａに示された金属キャリヤ部品の開口の内面上の複数の測定点での温度分布を示すグラフである。 キャップをベースに溶接している間の、溶接リム及びガラスを有する金属キャリヤ部品の温度範囲を示す図である。 キャップをベースに溶接している間の、偏心配置されたガラス／金属リード線の金属キャリヤ部品の温度範囲を示す図である。 溶接作業中に図６Ａに示された金属キャリヤ部品の開口の内面上の複数の測定点での温度分布を示すグラフである。 本発明のさらなる一実施形態の断面図の抜粋を示す図である。 図７に示された例示的な実施形態の変更形を示す図である。 厚膜導体を有する絶縁プレートの平面図である。 本発明による点火装置のさらなる例示的な実施形態の溶接リムの領域の抜粋を示す図である。 本発明による点火装置のさらなる例示的な実施形態の溶接リムの領域の抜粋を示す図である。 本発明による点火装置のさらなる例示的な実施形態の溶接リムの領域の抜粋を示す図である。 本発明による点火装置を備えたガス発生器を示す図である。 本発明に従って格納された圧力センサの断面図である。

符号の説明

１ 点火装置
３ 金属キャリヤ部品
５ 金属キャリヤ部品（３）のベース本体
７ 金属キャリヤ部品（３）の溶接リム
９ 金属キャリヤ部品（３）の開口
１０ ベース
１１ ガラス／金属リード線
１３ ガラス
１５、１７ ピン
１９ 硬ろう
２１ 金メッキ
２３ 金属キャリヤ部品（３）の軸方向中心軸
２５ キャップ
２６ ハウジング
２７ レーザ溶接シーム
２９ キャップ（２５）の所望の破断場所
４０ 推進薬
４２ 点火ブリッジ
４４ キャップ（２５）のフランジ縁部
４６ フランジ
４８ 絶縁プレート
５０ 厚膜導体
５２ はんだ
５４、５５ 絶縁プレート（４８）のピン（１５、１７）用の開口
５７ ノッチ
５９ 鋭い縁部
６０ 金属キャリヤ部品（３）のベース本体上に融着されるリング
６２ ガス発生器
６４ ガス発生器（６２）の中央空隙
６５ ガス発生器（６２）の推進薬容器
６６、６７ 通路
６８ 取り付けリング
７１ 金属キャリヤ部品（３）の溶接リム（７）の厚さ
７２ 金属キャリヤ部品（３）の溶接リム（７）の高さ
８０ 圧力センサ
８２ 印刷回路板
８３ 相互接続部
８４ センサデバイス
８５ 素子
８６ 流体
９１ 金属キャリヤ部品（３）の開口（９）の肩部

Claims (45)

1. 火工式保護装置、特にエアバッグ又はシートベルトテンショナ用の点火装置であって、電気点火用の電流リード線を有する変形金属キャリヤ部品を有するベースと、該ベースに接続されたキャップとを備え、推進薬が該ベース及び該キャップ間に密閉されており、該ベースの該金属キャリヤ部品は、ベース本体、及び該ベース本体に比べて薄い溶接リムを有し、該キャップは、包囲溶接シームによって該溶接リムに溶接されている、点火装置。
2. 前記ベース本体は、ディスク状の基本形状を有する、請求項１に記載の点火装置。
3. 前記溶接リムの厚さは、前記キャップの厚さ又は壁厚と同様である、請求項１又は２に記載の点火装置。
4. 前記溶接リムの厚さは、前記キャップの厚さ又は壁厚と多くても７５％、好ましくは多くても３５％、特に好ましくは多くても２０％だけ異なる、先行する請求項のいずれか１項に記載の点火装置。
5. 前記金属キャリヤ部品は、少なくとも部分的には打ち抜きによって形成されている、先行する請求項のいずれか１項に記載の点火装置。
6. 前記ベースの前記金属キャリヤ部品は、前記電流リード線用の打ち抜き開口を有する、請求項５に記載の点火装置。
7. 前記電流リード線用の、前記金属キャリヤ部品の内部から外側に狭くなる開口を有する、先行する請求項のいずれか１項に記載の点火装置。
8. 前記ベースの前記金属キャリヤ部品は、冷間成形、深絞り、衝撃押し出しのステップの少なくとも１つによって少なくとも部分的に形成されている、先行する請求項のいずれか１項に記載の点火装置。
9. 前記キャップは、変形によって、特に少なくとも部分的に打ち抜き、冷間成形、深絞り、衝撃押し出しのステップの少なくとも１つによって形成されている、先行する請求項のいずれか１項に記載の点火装置。
10. 前記ベースは、包囲レーザ溶接シームによって前記溶接リムで前記キャップに接合される、先行する請求項のいずれか１項に記載の点火装置。
11. 前記包囲溶接シームは、５°乃至１５°、好ましくは１０°の重なりを有する、先行する請求項のいずれか１項に記載の点火装置。
12. ステンレス鋼の金属キャリヤ部品を有する、先行する請求項のいずれか１項に記載の点火装置。
13. 前記電流リード線は、ガラス／金属リード線を有する、先行する請求項のいずれか１項に記載の点火装置。
14. 前記溶接リムは、前記ベース本体の半径方向に延出して、前記金属キャリヤ部品の該ベース本体を円周方向に取り囲むように続く、先行する請求項のいずれか１項に記載の点火装置。
15. 前記溶接リムは、前記ベース本体の軸方向に延出して、前記金属キャリヤ部品の該ベース本体を円周方向に取り囲むように続く、請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の点火装置。
16. 溶接リムは、前記金属キャリヤ部品の前記軸方向中心軸に対して斜めに延出して、前記ベース本体の円周方向全体を取り囲むように続く、請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の点火装置。
17. 前記溶接リムは、前記点火装置用の取り付けフランジの一部を形成している、先行する請求項のいずれか１項に記載の点火装置。
18. 前記ベースの前記金属キャリヤ部品の最大厚さは、２ｍｍ乃至３．５ｍｍの範囲内にある、先行する請求項のいずれか１項に記載の点火装置。
19. 前記溶接リムは、厚さが０．１ｍｍ乃至０．７ｍｍ、好ましくは０．２乃至０．４ｍｍの範囲内にある、先行する請求項のいずれか１項に記載の点火装置。
20. 厚膜導体の形の、前記電流リード線の前記ピンに接続された点火ブリッジを備える、先行する請求項のいずれか１項に記載の点火装置。
21. 前記厚膜導体は、前記金属キャリヤ部品の前記内側に配置された絶縁プレート上に塗布されている、請求項２０に記載の点火装置。
22. 半導体チップが前記金属キャリヤ部品の前記内側に配置され、かつ前記電流リード線に接続されている、先行する請求項のいずれか１項に記載の点火装置。
23. 前記ベース及びキャップは、噛み合いロック式に接続されている、先行する請求項のいずれか１項に記載の点火装置。
24. 前記噛み合いロック接続は、前記キャップ及び金属キャリヤ部品を含む部分の少なくとも１つに設けられたノッチ及び／又は鋭い縁部を有する、請求項２３に記載の点火装置。
25. 先行する請求項のいずれか１項に記載の火工式保護装置の点火装置用のベース。
26. 前記金属部品の軸方向中心軸に対して偏心配置された電流リード線を有する、請求項２５に記載のベース。
27. 火工式保護装置の点火装置、特に先行する請求項のいずれか１項に記載の点火装置用のベースを作製する方法であって、金属キャリヤ部品を変形によって作製し、該金属キャリヤ部品は、開口を設けたベース本体、及び該ベース本体に比べて薄い溶接リムを有するように変形され、また、電気点火用の電流リード線を該開口内に取り付ける、ベースを作製する方法。
28. 金属ピン及びガラス絶縁体を有するガラス／金属リード線を前記開口に挿入する、請求項２７に記載の、ベースを作製する方法。
29. 前記ベース本体をディスク状の基本形状に作製する、請求項２７又は２８に記載の、ベースを作製する方法。
30. 前記ベースを打ち抜きによって少なくとも部分的に形成する、先行する請求項のいずれか１項に記載の、ベースを作製する方法。
31. 前記電流リード線用の前記開口を前記ベースの前記金属キャリヤ部品内に打ち抜く、請求項３０に記載の、ベースを作製する方法。
32. 前記ベースの前記金属キャリヤ部品を冷間成形、深絞り、衝撃押し出しのステップの少なくとも１つによって少なくとも部分的に形成する、先行する請求項のいずれか１項に記載の、ベースを作製する方法。
33. 前記ベースの前記金属キャリヤ部品の最大厚さは、２ｍｍ乃至３．５ｍｍの範囲内で形成される、先行する請求項のいずれか１項に記載の、ベースを作製する方法。
34. 前記溶接リムは、厚さが０．１ｍｍ乃至０．６ｍｍ、好ましくは０．２乃至０．４ｍｍの範囲内にある、先行する請求項のいずれか１項に記載の、ベースを作製する方法。
35. 点火ブリッジとしての厚膜導体を前記電流リード線にはんだ付けする、先行する請求項のいずれか１項に記載の、ベースを作製する方法。
36. 前記厚膜導体を塗布した絶縁プレートを前記金属キャリヤ部品上に配置し、かつ前記電流リード線の前記ピンに接続する、請求項３５に記載の、ベースを作製する方法。
37. 溶接リムとしてのリングを前記金属キャリヤ部品に融着させる、先行する請求項のいずれか１項に記載の、ベースを作製する方法。
38. 火工式保護装置、特にエアバッグ又はシートベルトテンショナ用の点火装置、特に請求項１乃至２３のいずれか１項に記載の点火装置であって、請求項２４又は２５に記載のベースを使用するか、請求項２６乃至２６のいずれか１項に記載の方法によって作製し、前記金属キャリヤ部品の前記溶接リムで溶接することによってキャップに接合し、それにより、推進薬を密閉する、点火装置を作製する方法。
39. 前記金属キャリヤ部品及び前記ベースをレーザ溶接によって接合する、請求項３８に記載の、点火装置を作製する方法。
40. 前記金属キャリヤ部品及び／又は前記キャップに、キャップに噛み合いロック接続するための接続要素を設ける、先行する請求項のいずれか１項に記載の、点火装置を作製する方法。
41. 前記溶接リム及び前記キャップを互いに押し合わせる、先行する請求項のいずれか１項に記載の、点火装置を作製する方法。
42. 偏心配置された電流リード線を有するベースを使用又は作製し、縁部上で、前記金属キャリヤ部品の軸方向中心軸からスタートして、前記溶接リムと該電流リード線との間が最短距離である位置に対して少なくとも２５°をなす、好ましくは少なくとも９０°をなす場所で、特に好ましくはこの位置と対向する場所で溶接を開始する、請求項３８乃至４１のいずれか１項に記載の、点火装置を作製する方法。
43. 請求項１乃至２４のいずれか１項に記載の、又は請求項３８乃至４２のいずれか１項に記載の方法によって作製された、点火装置を有するガス発生器。
44. 特に請求項１乃至２４のいずれか１項に記載の点火装置又はセンサ用のハウジングであって、少なくとも１つの電流リード線を有する変形金属キャリヤ部品を有するベースと、該ベースに接続されたキャップとを備え、特に推進薬又はセンサ素子を該ベース及び該キャップ間に収容することができ、該ベースの該金属キャリヤ部品は、ベース本体、及び該ベース本体に比べて薄い溶接リムを有し、該キャップは、包囲溶接シームによって該溶接リムに溶接されている、ハウジング。
45. 請求項４４に記載のハウジングを有するセンサ、特に圧力又は温度センサ。
    

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