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Die
Erfindung betrifft einen pyrotechnischen Anzünder, insbesondere zur Verwendung
in einer Personenschutzvorrichtung bei Kraftfahrzeugen, mit einer
Zündladung
und einer Anzünderkappe,
in der die Zündladung
untergebracht ist und die eine Umfangswand und eine Stirnwand aufweist.
Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines pyrotechnischen
Anzünders,
insbesondere zur Verwendung in einer Personenschutzvorrichtung bei Kraftfahrzeugen,
mit einer Zündladung
und einer Anzünderkappe,
in der die Zündladung
untergebracht ist. Auch betrifft die Erfindung einen Gasgenerator, insbesondere
für eine
Sicherheitseinrichtung in einem Fahrzeug, mit einem pyrotechnischen
Anzünder,
sowie ein Verfahren zur Herstellung des Gasgenerators. Des Weiteren
betrifft die Erfindung ein Modul, insbesondere im Innenbereich eines
Fahrzeuges, mit einem Gasgenerator für eine Sicherheitseinrichtung
mit einem pyrotechnischen Anzünder,
sowie ein Verfahren zur Herstellung des Moduls.
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Personenschutzvorrichtungen
in Kraftfahrzeugen weisen pyrotechnische Anzünder auf, die in Gasgeneratoren
eingesetzt werden können,
um eine Treibstoffladung zu zünden
und Gas zu erzeugen, wobei das austretende Gas zum Beispiel einen
Gassack aufbläst
oder einen Gurtstraffer bewegt. Die bisherigen Anzünder haben
eine Anzünderkappe,
die in Form eines geraden Kreiszylinders ausgebildet ist. Die Stirnwand
ist dabei eben, und die Umfangswand als Kreiszylindermantel ausgeführt. Am Übergang von
der Stirnwand zur Umfangswand ist eine fertigungstechnisch notwendige
geringfügige
Abschrägung
oder, bevorzugt, eine Rundung in Form eines Radius vorgesehen. Im
Fußbereich
der Anzünderkappe
kann ebenfalls ein Formelement, insbesondere eine Abkantung oder
bevorzugt eine Rundung in Form eines Radius vorgesehen sein.
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Um
z. B. einen Fahrzeuginsassen bei einem Aufprall zu schützen, sollen
Anzünder
sehr schnell reagieren. Beispielsweise soll in einer bestimmten Geschwindigkeit
ein Gassack aufgeblasen werden.
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Die
Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen pyrotechnischen Anzünder zur
Verwendung in einer Personenschutzvorrichtung bei Kraftfahrzeugen
bereitzustellen, bei dem die Zündzeit
kurz ist. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur
Herstellung eines solchen pyrotechnischen Anzünders bereitzustellen.
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Dies
wird bei einem pyrotechnischen Anzünder eingangs genannter Art
dadurch erreicht, dass die Anzünderkappe
zur Zündladung
hin verformt ist. Durch das Verformen der Anzünderkappe zur Zündladung
hin werden Leervolumina in der Anzünderkappe vermieden, dadurch
besteht ein besserer Kontakt zwischen der Zündladung und einer Zündbrücke. Ferner
verbessern sich dadurch die Zünd-
und Überzündeigenschaften,
das heißt,
der Zündzeitpunkt
ist früher.
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Eine
weitere Lösung
des erfindungsgemäßen Problems
besteht bei einem pyrotechnischen Anzünder der eingangs genannten
Art darin, dass die Anzünderkappe
eine von einem geraden Kreiszylinder abweichende Form aufweist.
Durch die vom Kreiszylinder abweichende Form lassen sich optimalere
Geometrien schaffen, die das Befüllen
und/oder Schließen
des Zünders
bei weniger Leervolumina erleichtern.
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Die
Stirnwand der Anzünderkappe
ist vorzugsweise gekrümmt,
und zwar insbesondere zur Zündladung
hin zur Schaffung einer Einbuchtung. Diese Einbuchtung kann insbesondere
unmittelbar gegen die Zündladung
drücken
und damit Leervolumen ausschließen.
Darüber
hinaus lässt
sich die Zündladung
nach der Befüllung
durch Verformen der Stirnwand komprimieren, sodass nicht nur im
Bereich der Stirnwand, sondern auch im Bereich der Umfangswand das
Leervolumen zumindest reduziert wird. Denkbare Geometrien der Anzünderkappe
sind dabei neben den nachfolgend in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsformen
u. a. auch kegelstumpfförmige
Kappen, die von der Steckerseite aus konisch zulaufen, oder abschnittsweise
kalottenförmige
Anzünder.
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Insbesondere
ist die Anzünderkappe
aus Metall, vorzugsweise Stahl, Aluminium oder Kupfer ausgebildet.
Um für
die Anzünderkappe
ein geringes Gewicht zu erzielen, könnte die Anzünderkappe
auch aus Kunststoff gefertigt sein.
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Vorzugsweise
weist die Umfangswand der Anzünderkappe
eine Einschnürung
auf. Diese ist insbesondere nicht an einem axialen Ende der Kappe vorgesehen,
sondern zwischen den Enden. Demzufolge wird als Umfangswand im Sinne
dieser Erfindung vorzugsweise der Wandbereich der Anzünderkappe
verstanden, der zwischen einem Übergangsbereich
bzw. Rand- oder Eckbereich ihrer Stirnwand einerseits und andererseits
ihrem Fußbereich,
welcher an einem Anzünderträger angrenzt,
angeordnet ist.
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Die
Einschnürung
kann umlaufend ausgeführt
sein. Die Einschnürung
ist durch den Druck entstanden, der auf die Umfangswand aufgebracht
wurde. Vorzugsweise liegt die Einschnürung im mittleren axialen Abschnitt
der Anzünderkappe.
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Vorzugsweise
nimmt die Anzünderkappe
einen Polkörper
auf, der an der Zündladung
anliegt. Die Anzünderkappe,
der Polkörper
und die Zündladung
bilden eine geschlossene Einheit.
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Gemäß der bevorzugten
Ausführungsform weist
die Umfangswand der Anzünderkappe
im Bereich des Übergangs
des Polkörpers
zur Zündladung eine
Einschnürung
auf. In diesem Übergangsbereich befindet
sich nämlich
sehr oft Leervolumen, welches durch die Einschnürung zumindest reduziert wird. Darüber hinaus
kann es in diesem Bereich zu einer verbesserten Dichtwirkung kommen.
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Die
Anzünderkappe
kann einen Rand aufweisen, der den Polkörper an dessen Unterseite umfasst
oder umgreift. Dieser Rand entsteht entweder beim Spritzen der Kunststoff-Anzünderkappe
selbst oder beim Umspritzen der Kunststoff-Anzünderkappe,
ist also entweder Teil der Umfangswand der Anzünderkappe oder einstückig mit
einer die Umfangswand umgebenden Kunststoffschicht ausgebildet.
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Vorzugsweise
läuft der
Polkörper
zur Stirnwand hin konisch zu, und die Umfangswand der Anzünderkappe
ist im Bereich des Konus radial nach innen eingebuchtet. Da der
Polkörper
konisch zuläuft, ist
im nicht-umgeformten Zustand ein Spalt zwischen der Stirnwand und
dem Polkörper.
Insbesondere in diesem Bereich entsteht nach dem Aufbringen des Drucks
die Einschnürung,
um das im Spalt vorhandene Todvolumen zu entfernen.
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Die
Anzünderkappe
kann durch einen radial zur Längsachse
der Anzünderkappe
aufgebrachten Druck verformt sein, das heißt, der Druck wirkt nur auf
die Umfangswand.
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Alternativ
kann die Anzünderkappe
durch einen allseitig auf die Anzünderkappe aufgebrachten Druck
verformt sein, dass heißt,
von einem Druck, der von außen
sowohl auf die Umfangswand als auch auf die Stirnwand wirkt. Das
bevorzugte Verfahren ist hier Hydroumformen.
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Gemäß einer
Ausführungsform
ist die Anzünderkappe
mit Kunststoff umspritzt, und der Kunststoff drückt gegen die Anzünderkappe.
Der Kunststoff drückt
die Anzünderkappe
zur Zündladung
hin, so dass die Anzünderkappe
direkt in Kontakt mit der Zündladung
ist.
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Die
Anzünderkappe
kann vollständig
umspritzt sein, d. h. die Umfangs-, die Stirnwand und die Unterseite.
Wenn die Stirnwand der Anzünderkappe freiliegt,
wird der Öffnungsdruck
der Stirnwand beim Zünden
schneller erreicht, und die Kappe kann beim Zünden nicht seitlich ausbeulen.
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Ferner
betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines pyrotechnischen
Anzünders,
insbesondere zur Verwendung in einer Personenschutzvorrichtung bei
Kraftfahrzeugen, der oben genannten Art, bei der die Anzünderkappe
zur Zündladung
hin plastisch verformt wird. Hinsichtlich der Vorteile wird auf
die obigen Erläuterungen
verwiesen.
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Vorzugsweise
wird die Anzünderkappe
in einer Druckkammer verformt. Die Anzünderkappe wird zusammen mit
dem Polkörper
und der Zündladung als
eine Einheit in einer Druckkammer eingebracht und dort von einem
Medium, zum Beispiel Flüssigkeit,
zur Zündladung
hin gedrückt,
wodurch die Anzünderkappe
so zur Zündladung
hin deformiert wird, dass sie vollständig die Zündladung berührt und
vorzugsweise die Zündladung
zusätzlich
verdichtet, insbesondere die Zündladung
verstärkt
gegen die Zündbrücke presst.
Die Anzünderkappe
wird also vor dem Einbau in den Gasgenerator verformt.
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Alternativ
wird die Anzünderkappe
mit Kunststoff umspritzt, und der Kunststoff, die Dicke des Kunststoffs
und die Anzünderkappe
sind so gewählt, dass
die Anzünderkappe
beim Abkühlen
des Kunststoffs radial und/oder axial nach innen verformt wird. Zum
einen wird beim Umspritzen Druck auf die Anzünderkappe aufgebracht und zum
anderen tritt ein Schwinden der Kunststoffschicht ein, also eine
Volumen- oder Maßänderung
bis zum Erreichen der Umgebungstemperatur, weshalb sich diese verformt.
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Die
Anzünderkappe,
insbesondere die Stirnwand, wird im Querschnitt gesehen zumindest
abschnittsweise um wenigstens 0,05 mm, vorzugsweise wenigstens 0,1
mm, zur Zündladung
hin verformt. Diese deutliche Verformung, die insbesondere eine plastische
Verformung ist, sorgt für
die Reduktion des Leervolumens.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung und den Zeichnungen. Die Erfindung wird anhand verschiedener
Ausführungsformen
beschrieben. In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine
Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Gasgenerators mit einem
erfindungsgemäßen Anzünder,
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2 eine
Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Anzünders vor dem Umformen,
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3 eine
Schnittansicht des Anzünders von 2 gemäß einer
ersten Ausführungsform
im umgeformten Zustand in einer Druckkammer,
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4 eine
Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Anzünders gemäß einer zweiten Ausführungsform
im umgeformten Zustand, und
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5 eine
Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Anzünders gemäß einer dritten Ausführungsform
im umgeformten Zustand.
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1 ist
ein Gasgenerator 10 für
eine Personenschutzvorrichtung, der einen Gassack (nicht gezeigt)
aufblasen kann und Teil eines Moduls ist. Der Gasgenerator 10 hat
ein Gasgeneratorgehäuse 12, in
dem mittig ein pyrotechnischer Anzünder 14 angeordnet
ist. Der Anzünder 14 hat
eine aus Kunststoff oder Metall ausgebildete Anzünderkappe 16, mit
einer Umfangswand 18 und einer Stirnwand 20, die
im eingebauten Zustand an eine Treibladung 22 angrenzt.
Die Umfangswand 18 erstreckt sich zwischen einem abgerundeten Übergangsbereich 19 zwischen der
Umfangswand 18 und der Stirnwand 20 und einem
gegebenenfalls nach außen
abgewickelten oder gerundeten Fußbereich 21.
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Wie
aus den 3 bis 5 zu sehen
ist, weist die Anzünderkappe 16 eine
von einem geraden Kreiszylinder abweichende Form auf. Die Abweichung
vom Kreiszylinder kann durch Krümmung
der Stirnwand 20 und/oder Abweichung der Umfangswand von
einer Zylindermantelfläche
realisiert werden.
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In
der Anzünderkappe 16 sind
eine Zündladung 24,
die aus einem Primärsatz 26 und
einem Sekundärsatz 28 besteht,
und ein Polkörper 30 aufgenommen
(siehe 2). Der Polkörper 30 läuft zur Stirnwand 20 hin
konisch zu, wobei im nicht-umgeformten
Zustand (2) die zylindrische Umfangswand 18 umlaufend
in einem Bereich vom Polkörper 30 entfernt
ist. Es ist also ein umlaufender Spalt 32 zwischen der
Umfangswand 18 und dem Polkörper 30 vorhanden.
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Im
umgeformten Zustand (3 bis 5) liegt
die Umfangswand 18 ohne Spalt am Polkörper 30 an und hat
an der Stelle, an der sich im nicht-umgeformten Zustand der Spalt 32 befand,
eine umlaufende Einschnürung 34.
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Die
Einschnürung 34 entsteht,
wenn Druck auf die Umfangs- und/oder Stirnwand 18, 20 aufgebracht
wird. Ferner hat die Stirnwand 20 eine Einbuchtung 36,
die unmittelbar auf die Zündladung 24 drückt und
beim Aufbringen des Drucks auf die Umfangs- und/oder Stirnwand 18, 20 entsteht.
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Auf
der der Stirnwand 20 entgegengesetzten Seite der Anzünderkappe 16 ragen
Zündkontakte 38 (siehe 1)
aus der Anzünderkappe 16 heraus,
die zu einer Zündbrücke 39 führen, die
die Zündladung 24 kontaktiert.
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Im
Folgenden wird auf zwei Verfahren zur Herstellung des Anzünders 14 eingegangen.
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Das
erste Verfahren ist in 3 gezeigt. Hierbei wird in die
Kunststoff-Anzünderkappe 16 die Zündladung 24,
also der Primärsatz 26 und
der Sekundärsatz 28,
eingebracht, wobei der Sekundärsatz 28 an
die Stirnwand 20 angrenzt. Anschließend wird der Polkörper 30 zusammen
mit den Zündkontakten 38 eingebracht.
Der Polkörper 30 wird
dann in die Anzünderkappe 16 eingepresst
und mit dieser verbunden (siehe Schweißnaht 40). Die Anzünderkappe 16 mit
dem Polkörper 30 und
der Zündladung 24 bilden eine
geschlossene Einheit.
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Anschließend wird
diese geschlossene Einheit, also die Anzünderkappe 16 zusammen
mit der Zündladung 24 und
dem Polkörper 30,
in eine z. B. mit Flüssigkeit
gefüllte
Druckkammer 42 (schematisch in 3 gezeigt)
eingebracht und ein Druck (Pfeil p) durch die in der Druckkammer 42 vorgesehene
Flüssigkeit
auf die Anzünderkappe 16 ausgeübt (Hydroumformen).
Die Anzünderkappe 16 verformt sich
dabei nach innen, also zur Zündladung 24 hin. Die
Umfangswand 18 wird so gegen den Polkörper 30 und die Zündladung 24 gedrückt, dass
kein Spalt 32 mehr zwischen dem konisch zulaufenden Polkörper 30 und
der Umfangswand 18 vorliegt, sondern die Umfangswand 18 direkt
am Polkörper 30 und
der Zündladung 24 anliegt.
Beim Aufbringen des Drucks ist die Umfangswand 18 im Bereich
des Spalts 32 zwischen dem Polkörper 30 und der Umfangswand 18 weiter
eingedrückt
worden, da die Umfangswand 18 hier schneller „nachgegeben” hat, so
dass die umlaufende Einschnürung 34 entstanden
ist. Ferner ist durch den Druck die Einbuchtung 36 an der
Stirnwand 20 entstanden.
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Der
Druck p ist in 3 so gezeigt, dass er allseitig
wirkt. Genauso gut könnte
der Druck nur radial zur Längsachse
L der Anzünderkappe 16 wirken (n.
gez.).
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Anschließend wird
der so verformte Anzünder 14 aus
der Druckkammer 42 entnommen und kann in einer Personenschutzvorrichtung,
zum Beispiel in den in 1 gezeigten Gasgenerator 10,
eingesetzt werden. Hierzu kann der Anzünder 14 mit Kunststoff
umspritzt werden (siehe 1).
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Der
Anzünder 14,
der in einem zweiten Verfahren hergestellt wurde, ist in 4 gezeigt.
Dieser kann ebenfalls in den in 1 gezeigten
Gasgenerator eingesetzt werden.
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Der
Anzünder 14 unterscheidet
sich von der in 3 gezeigten Anzünderkappe 16 darin,
dass er zumindest im Bereich der Kappe 16 mit Kunststoff umspritzt
ist (Kunststoffschicht 44), insbesondere sind die Umfangs-
und die Stirnwand 18, 20 umspritzt.
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Der
Anzünder 14 wird
hier so hergestellt, dass nach Einbringen der Zündladung 24, des Polkörpers 30 mit
den Zündkontakten 38 und
der Zündbrücke 39 in
die Anzünderkappe 16 und
nach dem Verbinden der Anzünderkappe 16 mit
dem Polkörper 30,
die gesamte Einheit mit Kunststoff umspritzt wird. Beim Umspritzen
wird die Anzünderkappe 16 zur Zündladung 24 hin
plastisch verformt. Insbesondere ist die Dicke des Kunststoffs und
das Material, Dicke usw. der Anzünderkappe 16 so
gewählt,
dass die Anzünderkappe 16 beim
Abkühlen
des Kunststoffs radial und/oder axial nach innen verformt wird.
Dabei entsteht die Einschnürung 34 und
die Einbuchtung 36. Durch das Umspritzen der Anzünderkappe 16 wird ein
Druck auf die Anzünderkappe 16 aufgebracht
und zwar sowohl auf die Umfangswand 18 als auch auf die
Stirnwand 20, das heißt,
ein allseitiger Druck. Des Weiteren tritt beim Abkühlen des
Kunststoffmaterials ein Schwinden auf, weshalb sich die Anzünderkappe 16 verformt.
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In 5 ist
eine Alternative zu 4 gezeigt. Die Kunststoffschicht 44 ist
hier auch an der Seite des Polkörpers 30 vorgesehen,
die der Zündladung 24 abgewandt
ist. Diese Seite wird im Folgenden als Unterseite 46 bezeichnet.
Insbesondere ist die Kunststoffschicht 44 im Bereich der
Unterseite 46 des Polkörpers 30 ringförmig, also
als Rand 48 ausgebildet, so dass die Zündkontakte 38 nicht
mit eingebettet sind.
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Genauso
gut könnte
die Anzünderkappe 16 vollständig umspritzt
sein; also auch die Unterseite 46, von der Kunststoffschicht 44 bedeckt
sein (n. gez.) oder die Stirnwand 20 könnte nicht umspritzt sein (n.
gez.).
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Die
Umfangswand 18 der Anzünderkappe 16 wird
zumindest abschnittsweise vorzugsweise auf weniger als 97% ihres
entsprechenden Außendurchmessers
verformt. Falls die Anzünderkappe 16 im Querschnitt
keine Kreisform aufweist, wird die Breite (wobei Breite hier auch
für Tiefe
steht) um wenigstens 3% reduziert, d. h. der Anzünder hat eine um wenigstens
3% reduzierte Breite.
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Die
Stirnwand 20 sollte um mehr als 0,05 mm, vorzugsweise mehr
als 0,1 mm, zur Zündladung 24 verformt
sein, was im vorliegenden Fall die Tiefe der Einbuchtung 36 definiert.