[0001] Die Erfindung betrifft eine Metall-Fixiermaterial-Durchführung, im Einzelnen mit
den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1; ferner ein Verfahren zur Fertigung
eines Grundkörpers einer Metall-Fixiermaterial-Durchführung, im Einzelnen mit den
Merkmalen aus dem Oberbegriff von Anspruch 23.
[0002] Metall-Fixiermaterial-Durchführungen sind in verschiedenen Ausführungen im Stand
der Technik vorbekannt. Darunter versteht man vakuumdichte Verschmelzungen von Fixiermaterialien,
insbesondere Gläsern in Metallen. Die Metalle fungieren dabei als elektrische Leiter.
Stellvertretend wird dabei auf
US-A-5 345 872,
US-A-3 274 937 verwiesen. Derartige Durchführungen sind in der Elektronik und der Elektrotechnik
weit verbreitet. Das zum Einschmelzen verwendete Glas dient hierbei als Isolator.
Typische Metall-Fixiermaterial-Durchführungen sind derart aufgebaut, dass metallische
Innenleiter in ein vorgeformtes Sinterglasteil eingeschmolzen werden, wobei das Sinterglasteil
oder das Glasrohr in ein äußeres Metallteil mit dem so genannten Grundkörper eingeschmolzen
wird. Als bevorzugte Anwendungen derartigen Metall-Fixiermaterial-Durchführungen gelten
beispielsweise Anzünder. Diese werden unter anderem für Airbags oder Gurtspanner bei
Kraftfahrzeugen verwendet. In diesem Fall sind die Metall-Fixiermaterial-Durchführungen
Bestandteil einer Zündvorrichtung. Die gesamte Zündvorrichtung umfasst außer der Metall-Fixiermaterial-Durchführung
eine Zündbrücke, den Sprengstoff sowie eine Metallabdeckung, die den Zündmechanismus
dicht umschließt. Durch die Durchführung können entweder ein oder zwei oder mehr als
zwei metallische Stifte hindurchgeführt werden. Bei einer bevorzugten Ausführung mit
einem metallischen Stift liegt das Gehäuse auf Masse, bei einer bevorzugten zweipoligen
Ausführung einer der Stifte. Die zuvor beschriebene Zündvorrichtung wird insbesondere
für Airbags oder für Gurtspanner bei Kraftfahrzeugen verwendet. Bekannte Zündvorrichtungen
der genannten oder ähnlicher Art sind beschrieben in
US 6 274 252,
US 5 621 183,
DE 29 04 174 A1 oder
DE 199 27 233 A1, deren Offenbarungsgehalt vollumfänglich in die vorliegende Anmeldung mitaufgenommen
wird. Die zuvor genannten Zündeinheiten weisen zwei Metallstifte auf. Es sind aber
auch elektronische Zündvorrichtungen möglich, die nur einen einzigen Stift aufweisen.
Die im Stand der Technik gezeigten Zündvorrichtungen umfassen ein Metallgrundkörper,
bspw. eine Metallhülse, die als Drehteil ausgeführt ist. Der Metallgrundkörper weist
wenigstens eine Durchgangsöffnung auf durch die wenigstens ein Metallstift durchgeführt
wird. Ein wesentliches Problem dieser Ausführung besteht dabei darin, dass eine derartige
Ausführung material- und kostenintensiv ist.
[0003] 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.
[0004] Die erfindungsgemäße Lösung ist durch die Merkmale des Anspruches 1 charakterisiert.
Die verfahrensmäßige Umsetzung zur Herstellung eines Grundkörpers ist in Anspruch
34 beschrieben. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen wiedergegeben.
[0005] Die Metall-Fixiermaterial-Durchführung umfasst einen metallischen Grundkörper, durch
den wenigstens ein Metallstift durchgeführt ist. Sind in einer bevorzugten Ausführungsform
zwei Metallstifte vorgesehen, so stellt einer der beiden wenigstens mittelbar, d.
h. direkt oder indirekt über weitere Elemente die Masseverbindung zum Grundkörper
her. Bei Ausführung mit zwei Metallstiften sind diese Metallstifte bevorzugt parallel
zueinander angeordnet. Wenigstens einer der Metallstifte ist dabei in einer Durchgangsöffnung
im Grundkörper angeordnet und gegenüber diesem durch Fixiermaterial, vorzugsweise
in Form eines Glaspfropfens, fixiert. Erfindungsgemäß wird der Grundkörper von einem
Blechelement gebildet, wobei in einer ersten Ausführungsform zumindest die Durchgangsöffnung
durch einen Trennvorgang, insbesondere Stanzen, erzeugt wird. Der Grundkörper selbst
wird bevorzugt ebenfalls aus einem Vollmaterial ausgestanzt, die Endgeometrie des
Grundkörpers aber durch einen Umformprozess bspw. Tiefziehen erhalten. In einer bevorzugten
Ausführungsform wird auch bereits die äußere Kontur beschreibende Endgeometrie und
die die Durchgangsöffnung beschreibende Grundgeometrie wenigstens durch einen Trennvorgang,
insbesondere Stanzen, erzeugt. Endgeometrie bedeutet, dass an dieser keine Umformvorgänge
mehr vorgenommen werden müssen. Grundgeometrie bedeutet, dass diese entweder bei keinerlei
erforderlichen weiteren Änderungen die Endgeometrie darstellt oder an dieser noch
Veränderungen durch weitere Fertigungsverfahren, insbesondere Umformverfahren vorgenommen
werden können, wobei die Endgeometrie erst nach diesen zusätzlichen Verfahren erzielt
wird. Zwischen Vorderseite und Rückseite sind Mittel zur Vermeidung einer Relativbewegung
von Fixiermaterial in Richtung der Rückseite gegenüber dem Innenumfang der Durchgangsöffnung
vorgesehen. Die Mittel sind integraler Bestandteil des Grundkörpers oder bilden mit
diesem eine bauliche Einheit.
[0006] 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.
[0007] 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.
[0008] 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.
[0009] 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.
[0010] Als Fixiermaterial findet beispielsweise ein Glaspfropfen, ein Keramikpfropfen, ein
Glaskeramikpfropfen oder ein Hochleistungspolymer Verwendung.
[0011] Für die konkrete Ausgestaltung der Mittel zur Verhinderung einer Relativbewegung
zwischen Fixiermaterial und Durchgangsöffnung, insbesondere des Herausgleitens, bestehen
eine Mehrzahl von Möglichkeiten. Diese sind durch Maßnahmen am Grundkörper charakterisiert.
Im einfachsten Fall wird auf Maßnahmen am Grundkörper zurückgegriffen, die bei der
Fertigung, insbesondere beim Stanzvorgang, mit realisiert werden können. Dabei zeichnet
sich die Durchgangsöffnung zwischen Rückseite und Vorderseite durch eine Änderung
des Querschnittsverlaufes aus. Im einfachsten Fall sind wenigstens zwei Bereiche unterschiedlicher
Innenabmessungen, bei Ausführung als Durchgangsöffnung mit kreisrundem Querschnitt
mit unterschiedlichem Durchmesser vorgesehen. Die Querschnittsänderung kann dabei
in Stufen oder aber stetig erfolgen. Im letztgenannten Fall ist die Durchgangsöffnung
zwischen Vorder- und Rückseite konisch ausgestaltet, wobei diese sich zur Rückseite
hin verengt.
Die Maßnahmen am Grundkörper sind in der Regel des Weiteren durch das Vorsehen von
mehreren Ausnehmungen bzw. Vorsprüngen charakterisiert. Diese bilden wenigstens eine
von der Rückseite ausgehend betrachtet am Innenumfang der Durchgangsöffnung im Grundkörper
zwischen Rückseite und Vorderseite angeordnete Hinterschneidung, wobei die Vorderseite
frei von derartigen Hinterschneidungen ist. Bei symmetrischer Ausführung der Durchgangsöffnung
ist diese durch drei Teilbereiche charakterisiert - einen ersten Teilbereich, der
sich von der Rückseite in Richtung Vorderseite erstreckt, einen zweiten sich daran
anschließenden und einen dritten Teilbereich, der sich von Vorderseite in Richtung
Rückseite erstreckt. Der zweite Teilbereich ist durch geringere oder größere Abmessungen
der Durchgangsöffnung als der erste und dritte Teilbereich charakterisiert. Vorzugsweise
sind dann der erste und dritte Teilbereich durch identische Querschnittsabmessungen
charakterisiert.
[0012] Bei Ausführungen mit mehr als zwei Bereichen unterschiedlicher Abmessungen, insbesondere
unterschiedlichen Durchmessers werden Verfahren gewählt, die durch beidseitige Bearbeitung
des Grundkörpers entstehen. Wird bei den vorher beschriebenen Ausführungen auf eine
asymmetrische Gestaltung der Durchgangsöffnung abgestellt, so wird bei diesen Ausführungen
mit mehr als zwei Bereichen vorzugsweise eine Ausgestaltung der Durchgangsöffnung
gewählt, die hinsichtlich der Einbauposition beliebig verwendbar ist. Diese ist, bezogen
auf eine theoretische Mittenachse, die senkrecht zur Stiftachse des im Grundkörper
geführten Stiftes verläuft und sich im Mittenbereichs des Grundkörpers erstreckt,
symmetrisch ausgebildet. Damit können Vorder- und Rückseite hinsichtlich ihrer Funktion
auch vertauscht werden. Die durch diese gebildeten Hinterschneidungen wirken möglichen
Bewegungen des Fixiermaterialpfropfens in beide Richtungen entgegen.
[0013] Gemäß einer weiteren Ausgestaltung können auch eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung
zueinander beabstandet auf einer gemeinsamen Länge zwischen Vorder- und Rückseite
angeordneten Vorsprüngen vorgesehen sein. Diese werden in der Regel durch Prägen,
d. h. örtliche Verformung unter Druck im Bereich der Rückseite erzeugt. Das Herstellungsverfahren
ist somit besonders kostengünstig.
[0014] 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..
[0015] 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.
[0016] 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.
[0017] 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.
[0018] Die erfindungsgemäße Lösung wird nachfolgend anhand von Figuren erläutert. Darin
ist im Einzelnen Folgendes dargestellt:
- Figur 1a
- verdeutlicht eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäß gestalteten Metall-Fixiermaterial-Durchführung;
- Figuren 1b bis 1e
- verdeutlichen in schematisch stark vereinfachter Darstellung das Grundprinzip eines
erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Grundkörpers gemäß der Erfindung;
- Figur 2a
- verdeutlicht eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäß gestalteten Metall-Fixiermaterial-Durchführung
mit konischer Ausführung der Durchgangsöffnung;
- Figuren 2b und 2c
- verdeutlichen eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung
eines Grundkörpers gemäß Figur 2a nach einem Ausstanzvorgang;
- Figur 3
- verdeutlicht eine dritte Ausführungsform einer erfindungsgemäß gestalteten Metall-Fixiermaterial-Durchführung
mit teilweise konischer Gestaltung der Durchgangsöffnung;
- Figur 4
- verdeutlicht eine Ausführungsform der erfindungsgemäß gestalteten Metall-Fixiermaterial-Durchführung
mit einer einen Vorsprung zwischen Vorder- und Rückseite in der Durchgangsöffnung
beschreibenden Kontur;
- Figur 5
- verdeutlicht eine Ausführungsform der erfindungsgemäß gestalteten Metall-Fixiermaterial-Durchführung
mit einer eine Ausnehmung zwischen Vorder- und Rückseite in der Durchgangsöffnung
beschreibenden Kontur;
- Figur 6
- verdeutlicht eine Ausführung gemäß Figur 1a mit zusätzlichen Vorsprüngen am Metallstift;
- Figur 7
- verdeutlicht eine Weiterentwicklung gemäß Figur 6;
- Figur 8
- verdeutlicht eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäß gestalteten Metall-Fixiermaterial-Durchführung
mit punktueller Verengung des Querschnittes im Bereich der Rückseite;
- Figur 9
- verdeutlicht eine Ausführungsform der erfindungsgemäß gestalteten Metall-Fixiermaterial-Durchführung
mit Oberflächengestaltung in der Durchgangsöffnung;
- Figur 10
- verdeutlicht eine weitere alternative Ausführungsform der erfindungsgemäß gestalteten
Metall-Fixiermaterial-Durchführung.
- Figur 11
- verdeutlicht eine Ausführungsform mit einem Metallstift, einen sogenannten Monopin
[0019] Die Figur 1 a verdeutlicht anhand eines Axialschnittes eine erste Ausführung einer
erfindungsgemäß gestalteten Metall-Fixiermaterial-Durchführung 1, beispielsweise für
den Einsatz als Anzünder eines Airbags. Dieser umfasst einen eine Metallmanschette
2 bildenden Grundkörper 3, mit welchem zwei zueinander parallele Metallstifte 4 und
5 elektrisch gekoppelt sind. Die beiden Metallstifte 4 und 5 sind parallel zueinander
angeordnet. Dabei fungiert einer als Leiter, während der zweite auf Masse gelegt wird.
Im dargestellten Fall fungiert der erste Metallstift 4 als Leiter und der Metallstift
5 als Massestift. Wenigstens einer der Metallstifte, insbesondere der als Leiter fungierende
Metallstift 4 wird durch den Grundkörper 3 geführt. Der Massestift 5 wird im dargestellten
Fall direkt an der Rückseite 12 des Grundkörpers 3 an diesem befestigt. Der Metallstift
4 ist dazu auf einem Teil I
1 seiner Länge I in Fixiermaterial 34, insbesondere einen aus einer Glasschmelze erkalteten
Glaspfropfen 6 eingeschmolzen. Der Metallstift 4 ragt dabei wenigstens auf einer Seite
über die Stirnseite 7 des Glaspfropfens 6 hinaus und schließt in der dargestellten
Ausführungsform mit der zweiten Stirnseite 8 des Glaspfropfens 6 bündig ab. Auch andere
Varianten sind denkbar. Bevorzugt ist nicht nur die Durchgangsöffnung, sondern auch
der Grundkörper 3 als Stanzelement 9 ausgeführt. Dies bedeutet, dass die äußere Kontur
beschreibende Geometrie, insbesondere der Außenumfang 10 durch Ausschneiden, bevorzugt
Stanzen erzeugt wurde. Das Stanzteil kann entweder in der Geometrie wie es nach dem
Stanzvorgang vorliegt weiterverwendet werden oder aber in einem weiteren Arbeitsschritt
umgeformt werden, bspw. tiefgezogen werden. Die zur Aufnahme und Fixierung des Metallstiftes
4 mittels des Glaspfropfens 6 vorgesehene Durchgangsöffnung 11 wird erfindungsgemäß
in einer bevorzugten Ausführungsform durch einen Ausstanzvorganges in Form des Lochens
erzeugt. Nachfolgend wird der Metallstift 4 an der Rückseite 12 der Metall-Fixiermaterial-Durchführung
1 zusammen mit dem Glaspfropfen in die Durchgangsöffnung 11 eingeführt und der Metallkörpers
enthaltend den Glaspfropfen und den Metallstift erwärmt, so dass nach einem Abkühlungsvorgang
das Metall aufschrumpft und so eine kraftschlüssige Verbindung zwischen Glaspfropfen
6 mit Metallstift 4 und Grundkörper 3 ausgebildet wird. Denkbar ist auch, das Fixiermaterial
im geschmolzenen bzw. fließfähigen Zustand, insbesondere die Glasschmelze von der
Vorderseite 13 in die Durchgangsöffnung 11 einzubringen. Während des Erkaltens entsteht
dann eine form- und stoffschlüssige Verbindung sowohl zwischen dem Außenumfang 14
des Metallstiftes 4 als auch dem Innenumfang 15 der Durchgangsöffnung 11. um bei Belastung
der gesamten Metall-Fixiermaterial-Durchführung 1 beim Zünden ein Lösen des Metallstiftes
4 mit dem Glaspfropfen 6 vom Grundkörper 3 zu vermeiden, sind Mittel zur Verhinderung
einer Relativbewegung zwischen Fixiermaterial 34 und Innenumfang 15 der Durchgangsöffnung
in Richtung der Rückseite 12, die hier mit 35 bezeichnet sind, vorgesehen. Diese fungieren
quasi als Widerhaken und bewirken einen Formschluss zwischen Grundkörper 3 und Glaspfropfen
6 unter Zugkrafteinwirkung und/oder Druck auf den Glaspfropfen 6 und/oder den Metallstift
4 und verhindern damit ein Hinausgleiten an der Rückseite 12. Dazu ist gemäß einer
ersten Ausführungsform die Durchgangsöffnung 11 derart ausgestaltet, dass diese einen
Hinterschnitt 36 aufweist, der von einem Vorsprung 37 gebildet wird. Dieser ist im
Bereich der Rückseite 12 angeordnet und schließt im dargestellten Fall bündig mit
dieser. Die Durchgangsöffnung 11, welche im dargestellten Fall vorzugsweise mit kreisrundem
Querschnitt ausgebildet ist, ist durch diesen Vorsprung 37 durch zwei unterschiedliche
Durchmesser d
1 und d
2 charakterisiert. Dabei ist der Durchmesser d
1 größer als der Durchmesser d
2. Der Durchmesser d
2 ist der Durchmesser der Durchgangsöffnung 11 an der Rückseite 12. Der Durchmesser
d
1 ist der Durchmesser der Durchgangsöffnung 11 an der Vorderseite 13. Dabei ist die
Durchgangsöffnung 11 über einen wesentlichen Teil ihrer Erstreckung I
d1 mit dem gleichen Durchmesser d
1 ausgeführt. I
d2 steht für die Ausbildung der Durchgangsöffnung 11 mit dem Durchmesser d
2. 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 d
1 und der zweite Teilbereich 17 durch den Durchmesser d
2 charakterisiert ist. Diese Durchmesser werden dabei durch einen einseitigen Stanzvorgang
in Form des Lochens von Seiten der Vorderseite 13 oder Rückseite 12 mit anschließendem
Umformvorgang unter Druckeinwirkung, insbesondere Prägen, wie in den Figuren 1b bis
1c am Grundkörper 3 dargestellt, erzeugt. Vorzugsweise erfolgen Stanz- und Umformvorgang
jeweils von der gleichen Seite, im dargestellten Fall von der Vorderseite 13 aus.
Das Ausschneiden des Grundkörpers 3 kann ebenfalls im Rahmen eines Ausstanzvorganges
oder aber eines vorhergehenden Schneidvorganges, beispielsweise Wasser- oder Laserstrahlschneiden
erfolgen. Vorzugsweise erfolgt dieses jedoch durch Ausstanzen. Das Werkzeug dafür
ist dabei derart konzipiert, dass der gesamte Grundkörper 3 mit einer Durchgangsöffnung
11 in einem Arbeitsschritt aus einem Blech 38 bestimmter Blechstärke b, die einer
Dicke D des Grundkörpers 3 entspricht, ausgestanzt wird.
[0020] Figuren 1b bis 1e verdeutlichen in schematisch vereinfachter Darstellung das Grundprinzip
des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Grundkörpers 3 mit der geforderten
Geometrie. Figur 1b verdeutlicht in schematisch vereinfachter Darstellung die Ausbildung
des Stanzwerkzeuges 39 aus zwei Teilwerkzeugen, einem Unterteil in Form einer Matrize
40 und einem Oberteil in Form eines Stempels 41. Dabei wird der Stempel 41 gegenüber
dem auf der Matrize 40 aufliegenden Blech 38 bewegt. Die Vorschubrichtung ist durch
einen Pfeil gekennzeichnet. Der dadurch entstehende Grundkörper 3' hinsichtlich seiner
äußeren Endgeometrie und der Geometrie der Durchgangsöffnung 11' nach dem Stanzen
ist in Figur 1c wiedergegeben. Der Grundkörper 3' kann in diesem Zustand und dieser
Lage einem weiteren Prägevorgang unterzogen werden, um die in Figur 1a dargestellte
Geometrie der Durchgangsöffnung 11 zu erzielen, insbesondere die durch den Vorsprung
37 gebildete Hinterschneidung 36. Das Prägewerkzeug 42 ist dabei der Vorderseite 23
des Grundkörpers 3' zugeordnet und wird an der Durchgangsöffnung 11", wie diese nach
dem Stanzen vorliegt, von Seiten der Vorderseite 12 in Richtung der Rückseite 12 wirksam.
Die wirksame Tiefe t
1. die im Endzustand des Grundkörpers 3 den Abstand der Hinterschneidung 36 von der
Vorderseite 13 charakterisiert, wird dabei durch die Form des Prägewerkzeuges 42 und
die dadurch bedingte Prägetiefe oder aber nur die Prägetiefe gewährleistet. Die Figur
1e verdeutlicht dabei die Position des Prägewerkzeuges 42 gegenüber dem Grundkörper
3' im Endzustand, d. h. nach erfolgter Prägung, wobei in diesem Zustand der Grundkörper
3' dem Grundkörper 3 entspricht. Die Zusätze 'charakterisieren den Zustand des zu
bearbeitenden Elementes während der Fertigung. Um ein optimales Prägeergebnis zu erzielen,
werden metallische Werkstoffe mit guter Fließfähigkeit bei der gewählten Druckeinwirkung
als Bleche 38 bzw. dünnwandige Elemente eingesetzt. Vorzugsweise finden als Metalle
Cu-Ni-Legierungen oder Al-Legierungen oder Ni-, bzw. Fe-Legierungen Verwendung. Besonders
bevorzugt ist die Verwendung von Stählen, bspw. Stainless steel, CRS 1010, Baustählen
oder Cr-Ni-Stahl.
[0021] 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.
[0022] Die Figur 2a verdeutlicht anhand eines Axialschnittes durch eine Metall-Fixiermaterial-Durchführung
1.2 eine weitere erfindungsgemäße Ausgestaltung des Grundkörpers 3.2. Der Grundaufbau
der Metall-Fixiermaterial-Durchführung 1.2 entspricht dem in der Figur 1 beschriebenen,
weshalb für gleiche Elemente die gleichen Bezugszeichen verwendet werden. Bei der
Ausführung gemäß Figur 2a ist die Durchgangsöffnung 11.2 jedoch konisch ausgeführt.
Dabei verringert sich der Durchmesser d ausgehend von der Vorderseite 13.2 zur Rückseite
12.3 stetig. Diese stetige Durchmesserverringerung durch Ausbildung eines Konus bildet
die Mittel 35 zur Verhinderung einer Relativbewegung zwischen dem Fixiermittel und
dem Innenumfang 15 der Durchgangsöffnung.
[0023] Figur 2b verdeutlicht den sich nach dem Ausstanzvorgang ergebenden Grundkörper 3'
nach dem Ausstanzen. Ersichtlich ist eine Durchgangsöffnung 11' mit durchgängig gleichen
Abmessungen. Figur 2c verdeutlicht das Prägewerkzeug 43, welches eine konische Ausgestaltung
aufweist und auf den Grundkörper 3' gemäß Figur 2b von der Vorderseite 13.2 her gegen
eine Matrize 44 einwirkt. Demgegenüber offenbart die Figur 3 eine Kombination der
Ausführung gemäß Figuren 1 und 2, bei welcher nur ein Teil der Durchgangsöffnung 11.3
konisch ausgebildet ist. Bei dieser Ausführung ist die Durchgangsöffnung 11.3 der
Metall-Fixiermaterial-Durchführung 1.3, insbesondere im Grundkörper 3.3 ebenfalls
in zwei Teilabschnitte unterteilt, einen ersten Teilbereich 16.3 und einem zweiten
Teilbereich 17.3. Der zweite Teilbereich 17.3 ist dabei durch einen konstanten Durchmesser
d
2.3 über seine Länge I
d2.3 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 d
1.3 bis auf einen Durchmesser d
2.3. Die geringeren Durchmesser an den Rückseiten 12.2, 12.3 gemäß der Ausführungen der
Figuren 2 und 3 bieten den Vorteil einer größeren Anbindungsfläche 18 für den Metallstift
5.2 bzw. 5.3, insbesondere den Massestift. Der Hinterschnitt 36.3 ergibt sich aufgrund
der Durchmesseränderung vom zweiten zum ersten Teilbereich 16.3 betrachtet.
[0024] Bei allen in den Figuren 1 bis 3 dargestellten Ausführungen bietet die asymmetrische
Geometrie der Durchgangsöffnung 11 von der Vorderseite 13 zur Rückseite 12 hin betrachtet
den Vorteil der Verhinderung eines Herausrutschens oder Herausziehens des Glaspfropfens
6 an der Rückseite 12 bzw. in Richtung dieser. Ferner kann während der Montage durch
die asymmetrische Geometrie eine leichtere Orientierung für die Einbauposition der
einzelnen Elemente, insbesondere der Metallstifte 4 und 5 gegeben werden. Aufgrund
der Hinterschneidung wird ein Herauslösen der Baueinheit aus Metallstift 4 und Glaspfropfen
6 aus dem Grundkörper beim Zünden vermieden. Das zusätzliche Material an der Rückseite
12 bietet den Vorteil einer größeren Anbindungsfläche für den auf Masse zu legenden
Metallstift 4.5. Ferner erhöht diese die Festigkeit der Glasdichtung des Metallstiftes
bei Druckeinwirkung auf die Vorderseite.
[0025] Die Figuren 4 und 5 verdeutlichen zwei weitere Ausführungen einer erfindungsgemäßen
Metall-Fixiermaterial-Durchführung 1.4 und 1.5 mit Durchgangsöffnung 11.4 und 11.5.
Bei diesen Ausführungen ist die Durchgangsöffnung 11 in drei Teilbereiche unterteilbar.
Bei der Ausführung gemäß Figur 4 in die Teilbereiche 20, 21 und 22, wobei der jeweils
erste und dritte Teilbereich 20 und 22 vorzugsweise durch gleiche Durchmesser d
20 und d
22 charakterisiert ist. Der zweite Teilbereich 21 ist durch einen geringeren Durchmesser
d
21 als die Durchmesser d
20 und d
22 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.
[0026] 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.
[0027] 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.
[0028] 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.
[0029] 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.
[0030] Verdeutlichen die Figuren 4 und 5 Maßnahmen am Grundkörper 3.4 bzw. 3.5, insbesondere
den Durchgangsöffnungen 11.4 und 11.5 zur Verhinderung einer Relativbewegung des Glaspfropfens
6 gegenüber dieser, so zeigen die Figuren 6 und 7 beispielhaft Maßnahmen am Metallstift
4.6 bzw. 4.7, die zur Verhinderung des Austritts des Metallstiftes 4.6 bzw. 4.7 aus
dem Glaspfropfen 6.6 bzw. 6.7 während beim Test und ferner während des Zündvorganges
dienen. Dabei stellt die Figur 6 eine Kombination der in der Figur 1 dargestellten
Ausführung mit zusätzlicher Modifizierung des Metallstiftes 4.6 dar. Der Stift 4.6
weist dabei im Kupplungsbereich mit dem Grundkörper 3.6 wenigstens einen Vorsprung
auf, dieser ist mit 31 bezeichnet und erstreckt sich in Umfangsrichtung um den Außenumfang
32 des Stiftes 4.6. Bei der dargestellten Ausführung handelt es sich um einen Vorsprung
31, der sich um den gesamten Außenumfang 32 des Metallstiftes 4.6 erstreckt. Dieser
kann durch Stauchung oder Quetschung des Metallstiftes 4.6 gebildet werden. Eine andere,
hier nicht dargestellte Möglichkeit, beinhaltet die Anordnung mehrerer einander in
Umfangsrichtung benachbart, vorzugsweise mit gleichem Abstand zueinander benachbart
angeordneter Vorsprünge am Metallstift 4.6 im Bereich der Kupplung im Grundkörper
3.6. Das Merkmal der Vorsprünge am Metallstift 4.6 trägt wesentlich zur Verbesserung
der Festigkeit der Verbindung bei. Dieses Merkmal verhindert die Herausnahme des Metallstiftes
4.6 während eines entsprechenden Testes, bei dem normalerweise der Metallstift bei
Zugbeanspruchung und Herausnahme des Glaspfropfens versagt. Dies gilt in Analogie
für die Ausgestaltung gemäß Figur 7. Bei dieser weist der Metallstift 4.7 im Kontaktbereich
mit der Glasschmelze eine Mehrzahl von über die axiale Erstreckung der Durchgangsöffnung
angeordnete Vorsprünge auf, die hintereinander geschaltet sind. Im einfachsten Fall
wird dabei eine Riffelung 33 verwendet. Mit dieser kann der gleiche Effekt erzielt
werden, wie in Figur 6 beschrieben. Der übrige Aufbau entspricht dem in der Figur
6 beschriebenen, weshalb für gleiche Elemente die gleichen Bezugszeichen verwendet
werden.
[0031] Die in den Figuren 6 und 7 beschriebenen Ausführungen sind ferner auch mit den in
den Figuren 2 bis 5 dargestellten Maßnahmen am Grundkörper, insbesondere den Durchgangsöffnungen
kombinierbar.
[0032] 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.
[0033] Figur 9 verdeutlicht eine Ausführung, bei welcher jedoch der Innenumfang 15.8 der
Durchgangsöffnung 11.8 durch einen im Wesentlichen konstanten mittleren Durchmesser
d
1 gekennzeichnet ist und ferner zur Erzielung der Haltewirkung für den Glaspfropfen
6.8, entweder der Innenumfang 15.8 der Durchgangsöffnung 11.8 im Grundkörper 3.8 oder
der Außenumfang des Glaspfropfens 6.9 einer Oberflächenbehandlung, insbesondere einer
spanenden Oberflächenbehandlung, wie z. B. Sandstrahlen oder Beizen unterzogen wurde.
Dabei werden Rauhigkeitswerte im Bereich von µ ≥ 10 µm realisiert. Die Aufrauhung
der Oberfläche dient der Passung und unterstützt die Festigkeit. Bei der in der Figur
9 dargestellten Ausführung wird vorzugsweise der gesamte Innenumfang 15 der Durchgangsöffnung
11.5 einer entsprechenden Oberflächenbehandlung erzogen. Ferner besteht die Möglichkeit,
die Oberflächenbehandlung auf nur einen Teilbereich zu beschränken, wobei dieser sich
zumindest im Bereich der Rückseite 12.9 erstrecken sollte.
[0034] 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.
[0035] Eine weitere alternative Ausgestaltung ist in Figur 10 verdeutlicht. Bei dieser ist
die Durchgangsöffnung 11.9 durch einen größeren Durchmesser d
2 im Bereich der Rückseite 12.9 als an der Vorderseite 13.9 charakterisiert. Diese
Ausführung erlaubt es, Durchgangsöffnungen 11.9 auch in dickeren Grundkörpern 3.9
zu gestalten. Die Durchgangsöffnung 11.10 wird bspw. gestanzt oder nur im Teilbereich
45.10 ausgebohrt. Der zweite Teilbereich 46.10 wird in beiden Ausführungsformen beispielsweise
dadurch ausgebildet, dass man diesen Teilbereich 46.10 ausbohrt. In den ausgebohrten
Teilbereich 46.10 wird der Glaspfropfen 6.10 mit dem Metallstift 4.10 eingebracht
und gehalten. Generell sind sämtliche in der Beschreibung zu den Figuren 1 bis 9 genannten
Möglichkeiten zum Einbringen wenigstens einer Durchgangsöffnung insbesondere durch
Ausstanzen in einen Grundkörper auch dazu geeignet diese Durchgangsöffnung in einem
ersten Teilbereich des Grundkörpers einzubringen und den zweiten Teilbereich bspw.
dann durch Ausbohren aus dem Grundkörper herauszuarbeiten. Der Glaspfropfen 6 mit
Metallstift kann dann wie in Figur 1 bis 9 beschrieben in den ersten oder den zweiten
Teilbereich eingebracht werden. Während die zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele
sich sämtlich auf Metall-Fixiermaterial-Durchführungen bezog, die zwei Metallstifte,
die bevorzugt parallel angeordnet waren umfassten, wovon einer der Metallstifte an
der Rückseite des Grundkörpers auf Masse gelegt ist, ist die Erfindung prinzipiell
auch anwendbar bei mehr als 2 Metallstiften und bei sogenannten Mono-Pins. Mono-Pins
sind Zündeinheiten, die nur einen einzigen Metallstift, der von einem Stiftträger
getragen wird, umfassen. Der Stiftträger selbst umfasst bspw. einen Metallring, der
den Massenanschluss ausbildet.
[0036] Ein derartiger Mono-Pin ist in Figur 11 gezeigt. Der Stiftträger 100 umfasst einen
Metallstift 103, der in eine isolierte Füllung 104 eingebettet ist, die bevorzugt
aus Glas ausgebildet wird. Der Stiftträger umfasst einen Grundkörper 101.1, der den
Metallstift 103 ausnimmt sowie eine Hülse 101.2 mit einer inneren Wandfläche 101.2.1.
Das Ende des eingeschmolzenen teils des Metallstifts 103 mittels einer Brücke 105
mit dem Grundkörper 101.1 elektrisch leitend verbunden. Die Durchgangsöffnung 106
wird in den Grundkörper bspw. Durch einen Stanzschritt eingebracht. Die Durchgangsöffnung
kann wie zuvor in den Figuren 1 bis 10 beschrieben in den Grundkörper eingebracht
werden. Zusammen mit der Durchgangsöffnung kann der Grundkörper 101.1 wird wie zuvor
beschrieben ausgestanzt werden. Bevorzugt wird die Durchgangsöffnung zusammen mit
dem Grundkörper ausgestanzt. Ganz besonders bevorzugt bildet der Grundkörper zusammen
mit der Hülse 1012 ein einstückiges Bauteil aus. Die Herstellung eines einstückigen
Bauteiles kann bspw. dadurch geschehen, dass ein Stanzteil in einem Verfahrensschritt
ausgestanzt wird und die Hülse durch Tiefziehen erhalten wird.
[0037] 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.
[0038] 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.
[0039] Bei allen in den Figuren dargestellten Ausführungen können die Durchgangsöffnungen
mit unterschiedlichem Querschnitt ausgebildet werden. Vorzugsweise werden jedoch kreisrunde
Querschnitte gewählt. Die Ausbildung der Hinterschneidungen erfolgt als integraler
Bestandteil des Grundkörpers.
Bezugszeichenliste
[0040]
1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6, 1.7, 1.8, 1.9 |
Metall-Fixiermaterial-Durchführung |
2 |
Metallmanschette |
3, 3.2, 3.3, 3.4, 3.5, 3.6, 3.7, 3.8, 3.9 |
Grundkörper |
3', 3.2' |
Grundkörper als Halbzeug während der Fertigung |
4, 4.2, 4.3, 4.4, 4.5, 4.6, 4.7, 4.8, 4.9 |
Metallstift |
5 |
Metallstift |
6, 6.2, 6.3, 6.4, 6.5, 6.6, 6.7, 6.8, 6.9 |
Glaspfropfen |
7 |
erste Stirnseite |
8 |
zweite Stirnseite |
9 |
Stanzelement |
10 |
Außenumfang |
11, 11.2, 11.3, 11.4, 11.5, 11.6, 11.7, 11.8, 11.9 |
Durchgangsöffnung |
11 ', 11.2' |
Durchgangsöffnung während der Fertigung |
12, 12.2, 12.3, 12.4, 12.5, 12.6, 12.7, 12.8, 12.9 |
Rückseite |
13, 13.2, 13.3, 13.4, 13.5, 13.6, 13.7, 13.8, 13.9 |
Vorderseite |
14 |
Außenumfang |
15 |
Innenumfang |
16 |
erster Teilbereich |
17 |
zweiter Teilbereich |
19 |
Anbindungsfläche |
20, 20.5 |
erster Teilbereich |
21, 21.5 |
zweiter Teilbereich |
22, 22.5 |
dritter Teilbereich |
23 |
Vorsprung |
24 |
Fläche |
25 |
Fläche |
26 |
Ausnehmung |
27 |
Vorsprung |
28 |
Vorsprung |
29 |
Fläche |
30 |
Fläche |
31 |
Vorsprung |
32 |
Ausnehmung |
33 |
Öffnung |
34 |
Fixiermaterial |
35 |
Mittel zur Verhinderung einer |
|
Relativbewegung zwischen |
|
Fixiermaterial und |
|
Innenumfang der |
|
Durchgangsöffnung |
36, 36.2, 36.3, 36.4, 36.5, 36.6, 36.7, 36.8 |
Hinterschnitt |
37, 37.3, 37.4, 37.5, 37.6, 37.7, 37.81, 37.82 |
Vorsprung |
38 |
Blech |
39 |
Stanzwerkzeug |
40 |
Matrize |
41 |
Stempel |
42 |
Prägewerkzeug |
43 |
Prägewerkzeug |
44 |
Matrize |
45 |
erster Teilbereich |
46 |
zweiter Teilbereich |
100 |
Stiftträger |
101.1 |
Grundkörper |
101.2 |
Hülse des Grundkörpers |
101.2.1 |
Innere Wandfläche der Hülse |
103 |
Metallstift |
105 |
Brücke |
106 |
Durchgangsöffnung |
108 |
Übergangsstelle |
120 |
Stecker, der in Hülse |
|
eingeführt wird |
|
|
d1, d1.3 |
Durchmesser |
d2, d2.3 |
Durchmesser |
ld1 |
Länge |
ld2 |
Länge |
ld1.3 |
Länge |
ld2.3 |
Länge |
1. Metall-Fixiermaterial-Durchführung für Anzünder von Airbags oder Gurtspannern, insbesondere
Metall-Glas-Durchführung;
1.1 mit wenigstens einem Metallstift der in einer Durchgangsöffnung im Grundkörper
in einem Fixiermaterial angeordnet ist, wobei der Grundkörper eine Vorder- und eine
Rückseite aufweist gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
1.2 der Grundkörper wird von einem Element gebildet, wobei die die Durchgangsöffnung
beschreibende Grundgeometrie wenigstens durch einen Trennvorgang erzeugt wird;
1.3 zwischen Vorderseite und Rückseite des Grundkörpers sind Mittel zur Vermeidung
einer Relativbewegung von Fixiermaterial in Richtung der Rückseite gegenüber dem Innenumfang
der Durchgangsöffnung vorgesehen.
2. Metall-Fixiermaterial-Durchführung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die die Endgeometrie beschreibende Kontur durch den Trennvorgang erzeugt wird.
3. Metall-Fixiermaterial-Durchführung gemäß Anspruch 1 oder 2, die Mittel sind integraler
Bestandteil des Grundkörpers sind oder bilden mit diesem eine bauliche Einheit ausbilden.
4. Metall-Fixiermaterial-Durchführung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Metall-Fixiermaterial-Durchführung wenigstens zwei parallel zueinander angeordnete
Metallstifte umfasst.
5. Metall-Fixiermaterial-Durchführung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallstift fest mit einem Fixiermaterial ergebend einen Fixiermaterialpfropfen
verbunden ist.
6. Metall-Fixiermaterial-Durchführung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallstift mit dem Fixiermaterial verschmolzen ist.
7. Metall-Fixiermaterial-Durchführung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Fixiermaterial ein aus einer Glasschmelze gebildeter Glaspfropfen oder ein Hochleistungspolymer
eingesetzt wird.
8. Metall-Fixiermaterial-Durchführung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Vermeidung einer Relativbewegung von Fixiermaterial in Richtung der
Rückseite gegenüber dem Innenumfang der Durchgangsöffnung wenigstens eine von der
Rückseite ausgehend betrachtet am Innenumfang der Durchgangsöffnung im Grundkörper
zwischen Rückseite und Vorderseite angeordnete Hinterschneidung umfassen, wobei die
Vorderseite frei von einer derartigen Hinterschneidung ist.
9. Metall-Fixiermaterial-Durchführung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Hinterschneidung von wenigstens einem Vorsprung gebildet wird.
10. Metall-Fixiermaterial-Durchführung nach Anspruch 9,
gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
10.1 die Durchgangsöffnung ist durch zwei Teilbereiche charakterisiert - einen ersten Teilbereich, der sich von der Rückseite
in Richtung Vorderseite erstreckt und einen zweiten Teilbereich, der sich von Vorderseite
in Richtung Rückseite erstreckt;
10.2 der Vorsprung wird vom zweiten Teilbereich gebildet, der durch geringere Innenabmessungen als der erste Teilbereich charakterisiert ist;
10.3 erster und zweiter Teilbereich weisen über deren Länge eine gleichbleibende Geometrie
mit konstanten Innenabmessungen auf.
11. Metall-Fixiermaterial-Durchführung nach Anspruch 9,
gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
11.1 die Durchgangsöffnung ist durch zwei Teilbereiche charakterisiert - einen ersten Teilbereich, der sich von der Rückseite
in Richtung Vorderseite erstreckt und einen zweiten Teilbereich, der sich von Vorderseite
in Richtung Rückseite erstreckt;
11.2 der Vorsprung wird vom zweiten Teilbereich gebildet, der durch geringere Innenabmessungen als der erste Teilbereich charakterisiert ist;
11.3 erster und/oder zweiter Teilbereich weisen über deren Länge eine unterschiedliche
Geometrie und/oder unterschiedliche Innenabmessungen auf.
12. Metall-Fixiermaterial-Durchführung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der erster Teilbereich von der Vorderseite ausgehend durch eine stetige Verkleinerung
der Abmessungen bis zum zweiten Teilbereich charakterisiert ist.
13. Metall-Fixiermaterial-Durchführung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangöffnung einen kreisrunden Querschnitt aufweist und wenigstens der erste
Teilbereich, vorzugsweise auch der zweite Teilbereich konisch ausgebildet ist.
14. Metall-Fixiermaterial-Durchführung nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Hinterschneidung mittig angeordnet ist.
15. Metall-Fixiermaterial-Durchführung nach einem der Ansprüche 8, 9 oder 14,
gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
15.1 mit jeweils einer Hinterschneidung in beiden Richtungen;
15.2 die Durchgangsöffnung ist durch drei Teilbereiche charakterisiert - einen ersten Teilbereich, der sich von der Rückseite
in Richtung Vorderseite erstreckt, einen zweiten sich daran anschließenden und einen
dritten Teilbereich, der sich von Vorderseite in Richtung Rückseite erstreckt;
15.3 der zweite Teilbereich ist durch geringere Abmessungen der Durchgangsöffnung als der erste und dritte Teilbereich
charakterisiert.
16. Metall-Fixiermaterial-Durchführung nach einem der Ansprüche 8, 9 oder 14,
gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
16.1 mit jeweils einer Hinterschneidung in beiden Richtungen;
16.2 die Durchgangsöffnung ist durch drei Teilbereiche charakterisiert - einen ersten Teilbereich, der sich von der Rückseite
in Richtung Vorderseite erstreckt, einen zweiten sich daran anschließenden und einen
dritten Teilbereich, der sich von Vorderseite in Richtung Rückseite erstreckt;
16.3 der zweite Teilbereich ist durch größere Abmessungen der Durchgangsöffnung als der erste und dritte Teilbereich charakterisiert.
17. Metall-Fixiermaterial-Durchführung nach einem der Ansprüche 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und dritte Teilbereich durch identische Querschnittsabmessungen charakterisiert
sind.
18. Metall-Fixiermaterial-Durchführung nach einem der Ansprüche 9 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung zueinander beabstandet auf einer gemeinsamen
Länge zwischen Vorder- und Rückseite angeordneten Vorsprüngen vorgesehen sind.
19. Metall-Fixiermaterial-Durchführung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangsöffnung einen kreisrunden Querschnitt aufweist.
20. Metall-Fixiermaterial-Durchführung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangsöffnung einen beliebig wählbaren Querschnitt aufweist.
21. Metall-Fixiermaterial-Durchführung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper von einem Stanzteil gebildet ist.
22. Metall-Fixiermaterial-Durchführung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Stanzteil geschliffen wird.
23. Metall-Fixiermaterial-Durchführung nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Vermeidung einer Relativbewegung von Fixiermaterial in Richtung der
Rückseite gegenüber dem Innenumfang der Durchgangsöffnung wenigstens eine zwischen
Fixiermaterialpfropfen und einem Teil der Durchgangsöffnung kraftschlüssige Verbindung
umfassen.
24. Metall-Fixiermaterial-Durchführung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel ein in die Durchgangsöffnung eingebrachtes Element umfassen und der Innenumfang
der Durchgangsöffnung und/oder der Außenumfang des Elementes eine Rauhigkeit ≥ 10
µm aufweist.
25. Metall-Fixiermaterial-Durchführung nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass am Metallstift Mittel zur Verhinderung einer Relativbewegung des Stiftes gegenüber
dem Fixiermaterial vorgesehen sind.
26. Metall-Fixiermaterial-Durchführung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Verhinderung einer Relativbewegung des Stiftes gegenüber dem Fixiermaterial
mindestens einen in radialer Richtung am Stift ausgebildeten Vorsprung umfassen.
27. Metall-Fixiermaterial-Durchführung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung integraler Bestandteil des Stiftes ist.
28. Metall-Fixiermaterial-Durchführung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung von einem mit dem Stift verbundenen Element gebildet wird.
29. Metall-Fixiermaterial-Durchführung nach einem der Ansprüche 26 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Verhinderung einer Relativbewegung des Stiftes gegenüber dem Fixiermaterial
eine Vielzahl in axialer Richtung benachbarter und in radialer Richtung am Stift ausgebildeten
Vorsprünge umfassen.
30. Metall-Fixiermaterial-Durchführung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Metallstifte vorgesehen sind.
31. Metall-Fixiermaterial-Durchführung gemäß Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigsten zwei Metallstifte parallel zueinander angeordnet sind.
32. Metall-Fixiermaterial-Durchführung gemäß einem der Ansprüche 30 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Metallstift als Massestift an der Rückseite des Grundkörpers auf Masse
gelegt ist.
33. Metall-Fixiermaterial-Durchführung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass ein Metallstift vorgesehen ist, der in einer Durchgangsöffnung im Grundkörper in
einem Fixiermaterial angeordnet ist, sowie einer Hülse des Grundkörpers, die auf Masse
liegt.
34. Verfahren zur Herstellung eines Grundkörpers einer Metall-Durchführung gemäß einem
der Ansprüche 1 bis 33,
34.1 bei welchem aus einem Teil, insbesondere einem Blechteil, vordefinierter Dicke
die die äußere Geometrie beschreibende Endkontur durch einen Trennvorgang gewonnen
wird;
34.2 bei welchem zur Bildung der Durchgangsöffnung für mindestens einen Metallstift
die die Ausgangsform der Durchgangsöffnung beschreibende Grundgeometrie durch Ausstanzen
aus dem Teil, insbesondere dem Blechteil gewonnen wird.
35. Verfahren nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, die durch den Trennvorgang gewonnene die äußere Geometrie beschreibende Endkontur
und die die Ausgangsform der Durchgangsöffnung beschreibende Grundgeometrie in einem
Arbeitsschritt in Form des Ausstanzens mit einem Arbeitswerkzeug erzeugt wird.
36. Verfahren nach einem der Ansprüche 34 oder 35, dadurch gekennzeichnet, dass die Hinterschneidungen in den Durchgangsöffnungen durch Verformung der Durchgangsöffnung
gebildet werden.
37. Verfahren nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, dass die Verformung durch mindestens einen Prägevorgang erzielt wird.
38. Verfahren nach einem der Ansprüche 36 oder 37, dadurch gekennzeichnet, dass die Prägung und der Stanzvorgang von der gleichen Seite am Grundkörper vorgenommen
werden.
39. Verfahren nach einem der Ansprüche 36 oder 37, dadurch gekennzeichnet, dass die Prägung und der Stanzvorgang an verschiedenen Seiten am Grundkörper vorgenommen
werden.
40. Verfahren nach einem der Ansprüche 36 bis 39, dadurch gekennzeichnet, dass die Prägung und der Stanzvorgang beidseitig am Grundkörper vorgenommen werden.
41. Verfahren nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils Werkzeuge mit gleichen Parametern oder die gleichen Werkzeuge zum Prägen
und Stanzen genutzt werden.
42. Verfahren nach einem der Ansprüche 34 bis 41, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Ausstanzen der Durchgangsöffnung im Bereich der zu erzeugenden Durchgangsöffnung
am Blechteil ein Prägevorgang vorgenommen wird.
43. Verfahren nach einem der Ansprüche 34 bis 42, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse des Grundkörpers nach Ausstanzen durch Tiefziehen erhalten wird.