EP2251633B1 - Metall-Fixiermaterial-Durchführung und Verfahren zur Fertigung eines Grundkörpers einer Metall-Fixiermaterial-Durchführung - Google Patents
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- EP2251633B1 EP2251633B1 EP10009095.0A EP10009095A EP2251633B1 EP 2251633 B1 EP2251633 B1 EP 2251633B1 EP 10009095 A EP10009095 A EP 10009095A EP 2251633 B1 EP2251633 B1 EP 2251633B1
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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 10.
- 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 . DE 29 04 174 A1 or DE 199 27 233 A1 ,
- 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 DE 34 15 625 A1 discloses an implementation according to the preamble of claim 1.
- 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, can 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 to this by fixing material, according to the invention in the form of a glass plug.
- the base body is formed by a sheet-metal element, the passage opening being produced by 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. According to the passage opening between the front and rear is conical, which narrows towards the back.
- 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. 1a illustrated with reference to an axial section of an exemplary, not according to earth metal fixation material implementation 1, 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 1 of its length 1 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.
- 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 l d1 , l 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 characterized by a one-sided punching operation in the form of punching from the side of the front side 13 or back 12 with subsequent forming process under pressure, in particular embossing, as in the Figures 1b to 1c shown on the base body 3, generated.
- 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.
- FIGS. 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.
- FIG. 1b illustrates in a schematically simplified representation of the formation of the punching tool 39 of two sub-tools, a lower part in the form of a die 40 and a top in the form of a punch 41.
- 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 in Figure 1c played.
- the main body 3 ' can be subjected to a further embossing process in this state and this position in order to achieve the in FIG.
- the embossing tool 42 is assigned to the front side 23 of the main body 3 'and is at the through hole 11 ", as it is present after punching, from the side of the front side 12 in the direction of the rear side 12.
- the effective depth t 1 which in the final state of the main body 3 characterizes the distance of the undercut 36 from the front side 13, is ensured by the shape of the embossing tool 42 and the embossing depth or else only the embossing depth caused thereby .
- the Figure 1e illustrates the position of the embossing tool 42 relative to the base body 3 'in the final state, ie after the embossing, in which state the base body 3' corresponds to the main body 3.
- the additives' characterize the state of the element to be processed during production.
- 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. 2a illustrated by an axial section through a metal-Fixiermaterial-implementation 1.2 an inventive embodiment of the body 3.2.
- the basic structure of the metal-Fixiermaterial implementation 1.2 corresponds to that in the FIG. 1 Therefore, 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 resulting after punching body 3 'after punching. It can be seen that a passage opening 11 'with the same dimensions throughout.
- Figure 2c illustrates the embossing tool 43, which has a conical configuration and on the base body 3 'according to FIG. 2b from the front 13.2 forth against a die 44 acts.
- the disclosed FIG. 3 a combination of the execution according to FIGS. 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 l 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 diameter on the backs 12.2, 12.3 according to the embodiments of Figures 2 and 3 offer the advantage of a larger connection surface 18 for the metal pin 5.2 or 5.3, 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. At all in the FIGS.
- the asymmetrical geometry of the passage 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 this. 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 non-inventive examples of a metal-Fixiermaterial implementation 1.4 and 1.5 with through hole 11.4 and 11.5.
- the passage opening 11 is subdivided into three subregions.
- the respective first and third subregions 20 and 22 are 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.
- the production of the main body 3.4 according to FIG. 4 is done by punching the base body 3 'with a through hole 11' of 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 training of the body according to FIG. 5 , Again, in the first step, punching out the outer geometry of the base body 3.5 'with passage opening 11.5'. 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 Measures on the body 3.4 and 3.5, in particular the through holes 11.4 and 11.5 to prevent relative movement of the glass plug 6 with respect to this, so show the FIGS. 6 and 7 exemplary measures on the metal pin 4.6 or 4.7, which serve to prevent the escape of the metal pin 4.6 or 4.7 from the glass plug 6.6 or 6.7 during the test and also during the ignition process.
- the pin 4.6 has in the coupling region with the base 3.6 at least one projection on, this is designated 31 and extends in the circumferential direction around the outer circumference 32 of the pin 4.6. In the illustrated embodiment, it is a projection 31 which extends around the entire outer periphery 32 of the metal pin 4.6.
- 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.
- FIG. 7 In this case, the metal pin 4.7 in the contact area with the molten glass a plurality of over the axial extent of the passage opening arranged projections, which are connected in series. In the simplest case, a corrugation 33 is used. With this, the same effect can be achieved as in FIG. 6 described. The rest of the structure corresponds to that in the FIG. 6 Therefore, the same reference numerals are used for the same elements.
- FIG. 8 describes an embodiment in which over the entire extent between the back 12 and front side 13, the through hole 11.8 is formed with the same diameter, wherein in the region of the back 12.8 of the base 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.
- FIG. 9 shows an example in which, however, the inner circumference 15.8 of the through hole 11.8 is characterized by a substantially constant average diameter d 1 and further to achieve the holding effect for the glass plug 6.8, either the inner circumference 15.8 of the through hole 11.8 in the base body 3.8 or the outer circumference of the glass plug 6.9 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 hole 11.5 educated a corresponding surface treatment. 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.
- FIG. 10 clarified.
- 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. Generally all are in the description of the FIGS.
- 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 as previously in the FIGS. 1 to 10 described be introduced into the body. 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.
- FIGS. 1 to 10 illustrated embodiments of the executed in embodiments according to the prior art as a rotating body 3 is replaced by stampings.
- 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.
- circular cross sections are selected for the through holes.
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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 10.
- 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 inUS 6 274 252 ,US 5 621 183 ,DE 29 04 174 A1 oderDE 199 27 233 A1 . - 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.
- Die
DE 34 15 625 A1 offenbart eine Durchführung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. - 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 10 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, erfindungsgemäß in Form eines Glaspfropfens, fixiert. Erfindungsgemäß wird der Grundkörper von einem Blechelement gebildet, wobei die Durchgangsöffnung durch 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. Erfindungsgemäß ist die Durchgangsöffnung zwischen Vorder- und Rückseite konisch ausgestaltet, wobei diese sich zur Rückseite hin verengt.
- 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
- zeigt ein nicht erfindungsgemäßes, illustratives Beispiel einer 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
- zeigt ein nicht erfindungsgemäßes, illustratives Beispiel einer Metall-Fixiermaterial-Durchführung mit einer einen Vorsprung zwischen Vorder- und Rückseite in der Durchgangsöffnung beschreibenden Kontur;
- Figur 5
- zeigt ein nicht erfindungsgemäßes, illustratives Beispiel einer Metall-Fixiermaterial-Durchführung mit einer eine Ausnehmung zwischen Vorder- und Rückseite in der Durchgangsöffnung beschreibenden Kontur;
- Figur 6
- zeigt ein nicht erfindungsgemäßes, illustratives Beispiel gemäß
Figur 1a mit zusätzlichen Vorsprüngen am Metallstift; - Figur 7
- zeigt ein nicht erfindungsgemäßes, illustratives Beispiel gemäß
Figur 6 ; - Figur 8
- zeigt ein nicht erfindungsgemäßes, illustratives Beispiel einer Metall-Fixiermaterial-Durchführung mit punktueller Verengung des Querschnittes im Bereich der Rückseite;
- Figur 9
- zeigt ein nicht erfindungsgemäßes, illustratives Beispiel einer Metall-Fixiermaterial-Durchführung mit Oberflächengestaltung in der Durchgangsöffnung;
- Figur 10
- zeigt ein nicht erfindungsgemäßes, illustratives Beispiel einer Metall-Fixiermaterial-Durchführung.
- Figur 11
- zeigt ein nicht erfindungsgemäßes, illustratives Beispiel einer Metall-Fixiermaterial-Durchführung mit einem Metallstift, einen sogenannten Monopin
- Die
Figur 1a verdeutlicht anhand eines Axialschnittes einer beispielhaften, nicht erdindungsgemäßen 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 l1 seiner Länge l 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 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 ld1 mit dem gleichen Durchmesser d1 ausgeführt. ld2 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 denFiguren 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 inFigur 1c wiedergegeben. Der Grundkörper 3' kann in diesem Zustand und dieser Lage einem weiteren Prägevorgang unterzogen werden, um die inFigur 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. DieFigur 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 AI-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 erfindungsgemäße Ausgestaltung des Grundkörpers 3.2. Der Grundaufbau der Metall-Fixiermaterial-Durchführung 1.2 entspricht dem in derFigur 1 beschriebenen, weshalb für gleiche Elemente die gleichen Bezugszeichen verwendet werden. Bei der Ausführung gemäßFigur 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' gemäßFigur 2b von der Vorderseite 13.2 her gegen eine Matrize 44 einwirkt. Demgegenüber offenbart dieFigur 3 eine Kombination der Ausführung gemäßFiguren 1 und2 , 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 ld2.3 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 derFiguren 2 und3 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 denFiguren 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 nicht erfindungsgemäße Beispiele einer 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 gemäßFigur 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 dieFiguren 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 dieFigur 6 eine Kombination der in derFigur 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 gemäßFigur 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 inFigur 6 beschrieben. Der übrige Aufbau entspricht dem in derFigur 6 beschriebenen, weshalb für gleiche Elemente die gleichen Bezugszeichen verwendet werden. - Die in den
Figuren 6 und 7 beschriebenen Beispiele sind ferner auch mit den in denFiguren 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 zeigt ein Beispiel, 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 derFigur 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 denFiguren 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 inFigur 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 denFiguren 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. - Erfindungsgemäß werden kreisrunde Querschnitte für die Durchgangsöffnungen gewählt.
-
- 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
- 44 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 (11)
- Metall-Fixiermaterial-Durchführung für Anzünder von Airbags oder Gurtspannern, insbesondere Metall-Glas-Durchführung;- mit wenigstens einem Metallstift der in einer Durchgangsöffnung im Grundkörper in einem Glaspfropfen angeordnet ist, wobei der Grundkörper eine Vorder- und eine Rückseite aufweist; wobei- der Grundkörper von einem Element gebildet wird; wobei die Durchgangsöffnung eine kreisrunde Durchgangsöffnung aufweist und zwischen Vorder- und Rückseite zumindest in Teilbereichen, konisch ausgestaltet ist;- zwischen Vorderseite und Rückseite des Grundkörpers sind Mittel zur Vermeidung einer Relativbewegung von Fixiermaterial in Richtung der Rückseite gegenüber dem Innenumfang der Durchgangsöffnung vorgesehen, wobei die Mittel zur Vermeidung der Relativbewegung einen Kraft- und/oder Formschluss zwischen Glaspfropfen und Grundkörper unter Zugkrafteinwirkung und/oder Druck auf den Glaspfropfen zur Verfügung stellt und des Weiteren zur Vermeidung der Relativbewegung sich der Querschnitt der Durchgangsöffnung von der Vorder- zur Rückseite hin verengt und der Metallstift in den Glaspfropfen eingeschmolzen ist,dadurch gekennzeichnet, dass die die Durchgangsöffnung beschreibende Grundgeometrie wenigstens durch einen Stanzvorgang erzeugt wird.
- Metall-Fixiermaterial-Durchführung gemäß Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die die Endgeometrie beschreibende Kontur durch den Stanzvorgang erzeugt wird. - Metall-Fixiermaterial-Durchführung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Metall-Fixiermaterial-Durchführung wenigstens zwei parallel zueinander angeordnete Metallstifte umfasst.
- Metall-Fixiermaterial-Durchführung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:- 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;- ein Vorsprung wird vom zweiten Teilbereich gebildet, der durch geringere Innenabmessungen als der erste Teilbereich charakterisiert ist;- erster und/oder zweiter Teilbereich weisen über deren Länge eine unterschiedliche Geometrie und/oder unterschiedliche Innenabmessungen auf.
- Metall-Fixiermaterial-Durchführung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Teilbereich, vorzugsweise auch der zweite Teilbereich konisch ausgebildet ist.
- Metall-Fixiermaterial-Durchführung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper, der durch einen Stanzvorgang erzeugt wird, geschliffen wird.
- Metall-Fixiermaterial-Durchführung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass am Metallstift Mittel zur Verhinderung einer Relativbewegung des Stiftes gegenüber dem Fixiermaterial vorgesehen sind.
- Metall-Fixiermaterial-Durchführung nach Anspruch 7, 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.
- Metall-Fixiermaterial-Durchführung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass
der Grundkörper aus einem der nachfolgenden Werkstoffe gefertigt ist:- einer Cu-Ni-Legierung- einer AI-Legierung- einer Ni-Legierung- einer Fe-Legierung- einem Stahl, insbesondere stainless steel, CRS 1010, Baustahl oder Cr-Ni-Stahl. - Verfahren zur Herstellung eines Grundkörpers einer Metall-Durchführung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9,- bei welchem aus einem Teil, insbesondere einem Blechteil, vordefinierter Dicke die die äußere Geometrie beschreibende Endkontur durch einen Trennvorgang gewonnen wird;- 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.
- Verfahren nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, dass
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.
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