DE10223524A1

DE10223524A1 - Verfahren zur Herstellung einer pyrotechnisches Material enthaltenden Vorrichtung und eine nach dem Verfahren erhältliche Vorrichtung

Info

Publication number: DE10223524A1
Application number: DE10223524A
Authority: DE
Inventors: Karl Hudelmaier; Thomas Moedinger; Wolfgang Gabriel
Original assignee: TRW Occupant Restraint Systems GmbH
Current assignee: TRW Occupant Restraint Systems GmbH
Priority date: 2002-05-27
Filing date: 2002-05-27
Publication date: 2003-12-24
Also published as: US6935241B2; US20030217663A1

Abstract

Ein Verfahren zur Herstellung einer pyrotechnisches Material enthaltenden Vorrichtung (10) ist durch die folgenden Schritte gekennzeichnet: DOLLAR A - Bereitstellen eines rohrförmigen Gehäuseelements (12) mit einem Sockel (14) und in den Sockel eingebrachten Metalldurchführungen (18), wobei das Gehäuseelement und der Sockel einstückig aus Glas gebildet sind, und das Gehäuseelement und der Sockel einen Gehäuseinnenraum (20) mit einem an den Sockel angrenzenden Boden (22) definieren und die Metalldurchführungen (18) durch den Boden (22) in den Innenraum hineintragen; DOLLAR A - Aufbringen einer Metallschicht auf den Boden (22) unter Ausbildung eines mit den Metalldurchführungen und dem Boden integral verbundenen wärmeerzeugenden Elements (24); DOLLAR A - Einbringen des pyrotechnischen Materials in das Gehäuseelement, und DOLLAR A - Verschließen des Gehäuseelements durch Erwärmen und Abschmelzen. DOLLAR A Die so erhältliche Vorrichtung dient zur Verwendung in Fahrzeuginsassenrückhaltesystemen, beispielsweise als Anzünder in Gasgeneratoren und Gurtstraffern.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer pyrotechnisches Material enthaltenden Vorrichtung zur Verwendung in einem Fahrzeuginsassenrückhaltesystem. Ferner betrifft die Erfindung eine nach diesem Verfahren erhältliche Vorrichtung.

Pyrotechnisches Material enthaltende Vorrichtungen zur Verwendung in einem Fahrzeuginsassenrückhaltesystem werden unter anderem als Gasgeneratoren oder Zündeinrichtungen in Gassackmodulen und Gurtstraffersystemen eingesetzt. Die Zündeinrichtungen bestehen in der Regel aus einem Gehäuse, einem darin untergebrachten wärmeerzeugenden Element wie beispielsweise einem Heizdraht und pyrotechnischem Material zur Erzeugung von Gas und/oder heißen Partikeln. Das wärmeerzeugende Element kann über zwei Drahtstifte einen elektrischen Impuls erhalten, wodurch es sich schlagartig erhitzt und das pyrotechnische Material entzündet. Dadurch wird üblicherweise eine das Gehäuse verschließende Membran gesprengt und die Zündung des gaserzeugenden Satzes eines Airbaggasgenerators oder einer Rückstrammeinrichtung ausgelöst.

Da die Anforderungen an die Zuverlässigkeit beim Auslösen einer derartigen Zündeinrichtung sehr hoch sind, ist der Aufwand bei deren Herstellung in der Regel ziemlich groß. So ist insbesondere darauf zu achten, daß die elektrische Verbindung zwischen dem wärmeerzeugenden Element und den Drahtstiften zuverlässig ausgebildet wird und daß das wärmeerzeugende Element mechanisch stabil in dem Gehäuse der Zündeinrichtung liegt.

Mit der im deutschen Gebrauchsmuster DE 298 07 096 beschriebenen pyrotechnisches Material enthaltenden Vorrichtung mit einem aus Glas bestehenden, das pyrotechnische Material umgebenden Gehäuse wurde eine gas- und flüssigkeitsdichte Zündeinrichtung bereitgestellt.

Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zur Herstellung einer pyrotechnisches Material enthaltenden Vorrichtung, durch die zum einen eine sichere und stabile Anordnung des wärmeerzeugenden Elements erreicht wird und die zum anderen sehr kostengünstig herstellbar ist. Das erfindungsgemäße Verfahren ist durch die im folgenden beschriebenen Schritte gekennzeichnet: Zuerst wird ein rohrförmiges Gehäuseelement mit einem Sockel und in den Sockel eingebrachten Metalldurchführungen bereitgestellt. Das Gehäuseelement und der Sockel sind einstückig aus Glas gebildet. Das Gehäuseelement und der Sockel definieren einen Gehäuseinnenraum mit einem an den Sockel angrenzenden Boden und die Metalldurchführungen ragen durch den Boden in den Innenraum hinein. Danach wird eine Metallschicht auf dem Boden unter Ausbildung eines mit den Metalldurchführungen und dem Boden integral verbundenen wärmeerzeugenden Elements aufgebracht. Anschließend wird pyrotechnisches Material in das Gehäuseelement eingebracht und das Gehäuseelement schließlich durch Erwärmen und Verschmelzen verschlossen. Gegebenenfalls kann die Metallschicht durch thermische oder mechanische Verfahren zur Einstellung der gewünschten Eigenschaften des wärmeerzeugenden Elements nachbehandelt werden.

Insbesondere kann das Aufbringen der Metallschicht durch Aufdampfen von Metall auf den Boden unter Ausbildung der Metallschicht erfolgen, und die Metallschicht bis zu einer das wärmeerzeugende Element definierenden Schichtdicke und -breite abgetragen werden. Dies ist besonders vorteilhaft, da zum einen durch das Aufdampfen von Metall auf den Boden eine besonders innige Verbindung der Metallschicht mit dem Boden sowie mit den im Boden angeordneten Metalldurchführungen erreicht wird. Auf weitere Verfahrensschritte zur Befestigung des wärmeerzeugenden Elements an den Metalldurchführungen oder dem Boden z. B. durch Kleben oder Bondern kann dann verzichtet werden. Zum anderen können durch das Abtragen der Metallschicht die elektrischen Eigenschaften des schließlich entstehenden wärmeerzeugenden Elements, wie der elektrische Widerstand, sehr genau eingestellt werden.

In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform erfolgt das Aufbringen der Metallschicht durch Beaufschlagen des Bodens mit Metallpulver, bevorzugt in Form einer viskosen Masse, und die Ausbildung des wärmeerzeugenden Elements wird durch Aufschmelzen des Metallpulvers erreicht. Hier kann zum einen durch eine vorher festgelegte Menge an Metallpulver die Dicke des wärmeerzeugenden Elements sehr genau eingestellt werden, zum anderen geht das wärmeerzeugende Element durch das Aufschmelzen des Metallpulvers eine besonders innige Verbindung mit den im Boden befindlichen Metalldurchführungen ein. Besonders bevorzugt weist das Metallpulver eine mittlere Teilchengröße zwischen 0,1 und 10 µm auf. Damit kann die Menge an erforderlichem Metallpulver genau eingestellt und eine gute Verbindung des Metallpulvers mit dem Boden erreicht werden.

Die Erfindung umfaßt auch eine pyrotechnisches Material enthaltende Vorrichtung zur Verwendung in Fahrzeuginsassenrückhaltesystemen, wie sie durch Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens erhältlich ist. Insbesondere kann die Vorrichtung ein Anzünder für einen Gasgenerator in Gassackmodulen oder Gurtstraffereinrichtungen sein.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf eine bevorzugte Ausführungsform beschrieben, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt ist. In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer gemäß durch das erfindungsgemäße Verfahren erhältlichen pyrotechnisches Material enthaltenden Vorrichtung zur Verwendung in Fahrzeuginsassenrückhaltesystemen, und
Fig. 2a und 2b Schnittansichten der erfindungsgemäßen Vorrichtung der Fig. 1.
In den Figuren ist eine pyrotechnisches Material enthaltende Vorrichtung 10 zur Verwendung in einem Fahrzeuginsassenrückhaltesystem dargestellt. Die Vorrichtung 10 umfaßt ein rohrförmiges Gehäuseelement 12 mit einem Sockel 14, die beide aus Glas bestehen und miteinander einstückig ausgebildet sind. Am oberen Ende ist das Gehäuseelement 12 abgeschmolzen. Im Bereich des Sockels 14 verlaufen zwei Metalldurchführungen 18, die durch Verpressen des bis zum Erweichen erwärmten Glassockels auf die Metalldurchführungen gas- und flüssigkeitsdicht in diesen eingebracht sind und in den Innenraum 20 des Gehäuseelements 12 hineinragen. Auf einem an den Sockel 14 zum Innenraum 20 hin angrenzenden Boden 22 befindet sich ein wärmeerzeugendes Element 24. Wie in Fig. 2a zu sehen ist, ist das wärmeerzeugende Element 24 als dünne Metallschicht ausgeführt, die sich im wesentlichen über die gesamte Breite des Bodens 22 erstreckt und mit diesem integral verbunden ist. Die Metalldurchführungen 18 sind oberhalb des Bodens 22 integral mit dem wärmeerzeugenden Element 24 elektrisch leitend verbunden. Herstellungsbedingt können die Metalldurchführungen geringfügig über das Element 24 hinaus in den Innenraum 20 des Gehäuseelements 12 hineinragen. Zwischen den Metalldurchführungen 18 ist die Metallschicht des wärmeerzeugenden Elements 24 verjüngt, so daß sich das Element bei Stromdurchgang schlagartig erhitzt. Unmittelbar über dem wärmeerzeugenden Element 24 ist das pyrotechnische Material 26 angeordnet, welches in direktem Kontakt mit dem wärmeerzeugenden Element 24 stehen und aus einer Primärladung und einer Verstärkerladung wie B/KNO₃ aufgebaut sein kann.
Im weiteren soll das Verfahren zur Herstellung der pyrotechnisches Material enthaltenden Vorrichtung zur Verwendung in einem Fahrzeuginsassenrückhaltesystem in einer bevorzugten Ausführungsform detailliert dargestellt werden.
Zuerst wird das rohrförmige Gehäuseelement 12 bereitgestellt, das mit dem Sockel 14 einstückig aus Glas ausgebildet ist und in den Sockel gas- und flüssigkeitsdicht angebrachte Metalldurchführungen 18 enthält. Ein solches Bauteil kann vorgefertigt, beispielsweise aus der Produktion von Halogenlampen, bezogen werden. Das Gehäuseelement 12 ist dabei zunächst nach oben hin offen. Der Boden 22 wird dann von der offenen Seite des Gehäuseelements 12 her mit Metall beaufschlagt. Dazu eignen sich grundsätzlich alle Verfahren, die die Herstellung von Metallüberzügen durch Abscheiden von Metall auf einer Oberfläche ermöglichen. Besonders geeignet ist hier die Hochvakuumverdampfung, die ein gezieltes, richtungsgenaues Aufbringen von Metall auf eine vorher festgelegte Fläche ermöglicht. Darüber hinaus läßt sich mit diesem Verfahren bereits vorab die Menge an zu verdampfendem Metall und damit die Schichtdicke des wärmeerzeugenden Elements 24 festlegen. In einem weiteren Schritt wird die Metallschicht dann durch ein abrasives Verfahren, das entweder thermischer oder mechanischer Natur sein kann, auf eine definierte Schichtdicke und Form abgetragen, wodurch die vorher festgelegten elektrischen Eigenschaften des wärmeerzeugenden Elements, wie z. B. der elektrische Widerstand und damit die bei einem definierten Stromimpuls in einem bestimmten Bereich des Elements 24 freigesetzte Wärmemenge, besonders genau erreicht werden können. Danach wird das pyrotechnische Material 26 in flüssiger oder fester Form in das Gehäuseelement 12 eingebracht. Bevorzugt ist das Einbringen in Form einer Lösung oder Aufschlämmung und anschließender Verdampfung des Lösungsmittels. Die pyrotechnische Ladung kann eine einheitliche Zusammensetzung aufweisen, oder in bekannter Weise aus einer Primär- und einer Sekundärladung oder Verstärkerladung zusammengesetzt sein. Abschließend wird das Gehäuseelement durch Verschmelzen, beispielsweise mittels eines Lasers, auf der zuvor noch offenen Seite gas- und flüssigkeitsdicht verschlossen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird in das bereitgestellte rohrförmige Gehäuseelement 12 der Boden 22 von oben mit Metallpulver beaufschlagt und anschließend das Metallpulver durch Wärmezufuhr aufgeschmolzen, wobei das wärmeerzeugende Element 24 ausgebildet wird. Das Metallpulver kann in Form einer Aufschlämmung oder gegebenenfalls mit einer mit Bindemittel versetzten viskosen Masse aufgetragen werden. Auch bei diesem Verfahren liegt das wärmeerzeugende Element 24 plan am Boden 22 des Sockels 14 auf und ist in mechanisch besonders stabiler Weise integral mit dem Boden verbunden. Das Aufschmelzen des Metallpulvers führt auch zu einer integralen Verbindung zwischen dem wärmeerzeugenden Element 24 und den Metalldurchführungen 18, wodurch ein guter elektrischer Kontakt zwischen diesen Bauteilen erreicht wird. Falls erforderlich, folgt eine weitere thermische oder mechanische Nachbehandlung des so gebildeten wärmeerzeugenden Elements 24 zur Einstellung der gewünschten Eigenschaften. Das Verschließen des Gehäuseelements 12 erfolgt in der gleichen Weise wie in der ersten beschriebenen Ausführungform des Verfahrens, bevorzugt durch Abschmelzen mittels eines Lasers.
Wird an die Metalldurchführungen 18 elektrische Spannung angelegt, beispielsweise durch einen infolge eines Fahrzeugunfalls von einem Beschleunigungssensor ausgelösten Stromimpuls, so tritt eine plötzliche Erwärmung des wärmeerzeugenden Elements 24 ein, welches die thermische Energie an das pyrotechnische Material 26 weitergibt. Das pyrotechnische Material 26 wird daraufhin gezündet und es werden heiße Partikel und Heißgase freigesetzt, die eine Druckerhöhung im Innenraum 20 des Gehäuseelements 12 bewirken. Diese Druckerhöhung führt schließlich zu einem Bersten des Gehäuseelements 12, wodurch die Heißgase und die Partikel freigesetzt werden und den pyrotechnischen Satz eines Gasgenerators oder Gurtstraffers zünden.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer pyrotechnisches Material (26) enthaltenden Vorrichtung (10) zur Verwendung in einem Fahrzeuginsassen- Rückhaltesystem, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

- Bereitstellen eines rohrförmigen Gehäuseelements (12) mit einem Sockel (14), und in den Sockel eingebrachten Metalldurchführungen (18), wobei das Gehäuseelement und der Sockel einstückig aus Glas gebildet sind, und das Gehäuseelement und der Sockel einen Gehäuseinnenraum (20) mit einem an den Sockel angrenzenden Boden (22) definieren und die Metalldurchführungen (18) durch den Boden (22) in den Innenraum hineinragen;

- Aufbringen einer Metallschicht auf den Boden (22) unter Ausbildung eines mit den Metalldurchführungen und dem Boden integral verbundenen wärmeerzeugenden Elements (24);

- Einbringen des pyrotechnischen Materials in das Gehäuseelement, und

- Verschließen des Gehäuseelements durch Erwärmen und Abschmelzen.

2. Verfahren zum Herstellen einer Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

- das Aufbringen der Metallschicht auf den Boden (22) durch Aufdampfen von Metall unter Ausbildung der Metallschicht erfolgt, und

- die Metallschicht bis zu einer das wärmeerzeugende Element (24) definierenden Schichtdicke und Schichtbreite abgetragen wird.

3. Verfahren zum Herstellen einer Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

- das Aufbringen der Metallschicht durch Beaufschlagen des Bodens (22) mit Metallpulver erfolgt, und

- das wärmeerzeugende Element (24) durch Aufschmelzen des Metallpulvers gebildet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallpulver eine mittlere Teilchengröße von zwischen 0,1 und 10 µm aufweist.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschließen des Gehäuseelements (12) mittels eines Lasers erfolgt.

6. Pyrotechnisches Material enthaltende Vorrichtung (10) zur Verwendung in Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystemen, erhältlich durch ein Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.

7. Pyrotechnisches Material enthaltende Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung ein Anzünder für einen Gasgenerator ist.