リング状またはプレート状の部材、および製造方法
【課題】特にエアバッグやベルトテンショナの点火装置のように高い圧力を受ける装置の特に金属・固定材料ブッシングのためのリング状またはプレート状の部材を提供する。
【解決手段】リング状またはプレート状の部材1は、貫通孔10を有しており、貫通孔はリング状またはプレート状の部材の実質的に中央部に配置されており、リング状またはプレート状の部材は厚みDを有している。リング状またはプレート状の部材が貫通孔の領域に開放領域5を有しており、リング状またはプレート状の部材が開放領域で少なくとも開放領域の高さHFだけ低減された厚みDRを有しており、該厚みは、低減された厚みをもつリング状またはプレート状の部材から貫通孔を打抜くことができるように選択されていることを特徴とする。
【解決手段】リング状またはプレート状の部材1は、貫通孔10を有しており、貫通孔はリング状またはプレート状の部材の実質的に中央部に配置されており、リング状またはプレート状の部材は厚みDを有している。リング状またはプレート状の部材が貫通孔の領域に開放領域5を有しており、リング状またはプレート状の部材が開放領域で少なくとも開放領域の高さHFだけ低減された厚みDRを有しており、該厚みは、低減された厚みをもつリング状またはプレート状の部材から貫通孔を打抜くことができるように選択されていることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、特にエアバッグやベルトテンショナの点火装置のように高い圧力を受ける装置の特に金属・固定材料ブッシングのためのリング状またはプレート状の部材、金属・固定材料、およびこのような種類の金属・固定材料ブッシングの利用法に関する。
【背景技術】
【0002】
金属・固定材料ブッシングは、従来技術からさまざまな施工形態で知られている。金属・固定材料ブッシングとは、特にガラス、ガラスセラミック、プラスチックのような固定材料を金属の中で真空気密に溶融したものをいう。このとき金属は電気導体として機能する。その代表的なものは特許文献1、特許文献2を参照されたい。このような種類のブッシングは電子工学や電気工学で広く普及している。溶融接合に用いられる材料、特にガラスは、絶縁体としての役目をする。典型的な金属・固定材料ブッシングは、予備成形された焼結ガラス部分へ金属の内側導体が溶融接合されるように構成されており、焼結ガラス部分またはガラス管は、リング状またはプレート状の部材で形成されるいわゆる基体を備える外側の金属部分へ溶融接合される。このような種類の金属・固定材料ブッシングの好ましい用途としては、たとえば点火装置が該当する。点火装置はとりわけ自動車のエアバッグやベルトテンショナで用いられる。この場合、金属・固定材料ブッシングは点火装置の構成要素である。点火装置全体は、金属・固定材料ブッシングのほかに点火ブリッジ、火薬類、点火機構を密封して取り囲む金属カバーなどを含んでいる。ブッシングには、1つまたは2つまたは2つ以上の金属ピンを挿通することができる。1つの金属ピンを備える特別に好ましい実施形態では、ハウジングはアースにつながれ、好ましい2極の施工形態ではピンのうちの1つにつながれる。
【0003】
特許文献3、特許文献4、特許文献5、特許文献6、ならびに特許文献7より、特にエアバッグやベルトテンショナの点火装置のための金属・固定材料ブッシングが公知となっており、これらは金属ピンのための貫通孔が基体から打抜かれることを特徴としている。基体の製造にあたっては、特許文献8によれば、厚さが1mmから5mmの範囲内の、好ましくは1.5mmから3.5mmの範囲内の、特に1.8mmから3.0mmの範囲内の、特別に好ましくは2.0mmから2.6mmの範囲内の帯状材料から、打抜きプロセスによって基体の全体厚みDに開口部が打抜かれる。
【0004】
固定材料の中の金属ピンは、上述した範囲内にある基体の全体厚みにわたって基体に打抜かれた入口穴へ挿入される。
【0005】
さらに貫通孔は、1つを超えるピンを備えるブッシングでは、特許文献9によれば偏心的に配置される。
【0006】
特許文献10に記載の薄板材料からの打抜きは、数多くの欠点を有している。1つの欠点は、たとえば基体の薄板のような帯状材料からの打抜きのときに、多くの割合の廃棄材料が出ることにある。
【0007】
特許文献11より、着火式の防護装置のための点火装置が公知となっており、この点火装置は金属ピンの電気ブッシングを位置固定するための外套部を有しており、および、外套部と金属ピンとの間の相対運動を防止する手段を有している。特許文献12の場合と同じく、特許文献13でも基体はたとえば帯状材料のような薄板から打抜かれ、このことは大量の廃棄材料を結果として伴う。さらに、特許文献14と同じく、貫通孔は偏心的に配置されている。
【0008】
特許文献15は、ピン状の導体のために中心部に配置された貫通孔を備える電流ブッシングを示している。貫通孔はその製造方法に関しては何も記載されておらず、基体の厚み全体にわたって延びている。
【0009】
特に2つの金属ピンと偏心的に配置された貫通孔とを備える金属・固定材料ブッシングの場合、偏心的な貫通孔がガラス接合部の脆弱化につながるという問題が生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0010】
【特許文献1】米国特許5,345,872号明細書
【特許文献2】米国特許3,274,937号明細書
【特許文献3】米国特許出願公開第2006/0222881A1号明細書
【特許文献4】米国特許出願公開第2004/0216631号明細書
【特許文献5】欧州特許1455160号明細書
【特許文献6】米国特許出願公開第2007/0187934A1号明細書
【特許文献7】米国特許1813906号明細書
【特許文献8】米国特許出願公開第2007/0187934A1号明細書
【特許文献9】米国特許出願公開第2007/0187934A1号明細書
【特許文献10】米国特許出願公開第2007/0187934A1号明細書
【特許文献11】ドイツ特許出願公開第102006056077A1号明細書
【特許文献12】米国特許出願公開第2007/0187934A1号明細書
【特許文献13】ドイツ特許出願公開第102006056077A1号明細書
【特許文献14】米国特許出願公開第2007/0187934A1号明細書
【特許文献15】欧州特許出願公開第1491848A1号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0011】
そこで本発明の課題は、上に述べた従来技術の欠点を回避し、特に、従来技術よりも少ない廃棄材料で、特に冷間成形法で製作することができる、金属・固定材料ブッシングのためのリング状またはプレート状の部材の形態の基体を提供することにある。さらに、基体を特別に簡単に製造できるようにすることが意図される。
【課題を解決するための手段】
【0012】
本発明によるとこの課題は、プレート状の部材の実質的に中心部に配置された貫通孔を有する、金属・固定材料ブッシングの基体を構成するプレート状の部材によって解決され、プレート状の部材は厚み(D)を有しており、プレート状の部材の貫通孔の領域には開放領域が設けられている。開放領域により、プレート状の部材の厚みが貫通孔の領域で低減され、好ましくは、リング状またはプレート状の部材に貫通孔を開放領域の領域で打抜くことができるようになっている。開口部の打抜きにより、特別に簡単に製造できる基体が提供される。
【0013】
たとえばリング状またはプレート状の部材全体の厚みが4mmであれば、たとえば冷間成形された材料からパンチを用いて押し抜くことができる開放領域によって、貫通孔の領域で低減された厚みDRを準備することができる。開放領域の高さHFがたとえば1.5mmであれば、厚みDが4mmの場合、2.5mmの低減された厚みDRがリング状またはプレート状の部材の領域に生じることになり、そこに貫通孔を作成することが意図される。低減された2.5mmの厚みDRは、基体を冷間成形する場合に存在する硬質ないし固い材料でも、低減された厚みの領域からの貫通孔の打抜きを可能にする。
【0014】
リング状またはプレート状の部材の厚み(D)が開放領域によって20%から60%、特に30%から50%低減されると特別に好ましい。
【0015】
リング状またはプレート状の部材を、現在広く使用されている施削されたコンポーネントに適合させるために、リング状またはプレート状の部材の厚みDは3.5から6mmの範囲内にあることが意図される。貫通孔の領域の打抜きの可能性を保証するために、低減された厚みは1.5mmから4.5mmの範囲内、好ましくは2.0mmから3.0mmの範囲内にある。このような適合性により、特に冷間成形である成形と打抜きとによって製作されるコンポーネントを、本発明に基づき、施削により製作されるコンポーネントの代替としてエアバッグ点火装置で使用することが可能であり、製造方法を大幅に変更する必要がない。
【0016】
リング状またはプレート状の部材は鋼材でできており、特に、1重量%から5重量%、特に2重量%から4重量%の銅割合を含む特殊鋼でできているのが特別に好ましい。このような種類の材料は、プレート状の部材ないし基体を成形により、特に冷間成形により、たとえば線材料から製作できるようにすることを可能にする。その場合、たとえば上記の銅割合を含む鋼材からなる線材からまず一片が切り取られ、次いで、たとえば据込みなどの成形によって所望の形状にする。このことは、材料がある程度の弾性を有している場合にのみ可能であり、このことは上述した銅割合によって実現される。上述した成形により、特に冷間成形により、材料が非常に強く圧縮ないし硬化される。
【0017】
プレート状の本体の材料は成形によって、特に冷間成形によって加工可能であるばかりでなく、信頼度の高いレーザ溶接の可能性も保証する。
【0018】
驚くべきことに、鋼材、特に1重量%から5重量%の銅割合を含む特殊鋼は、これら両方の相反する特性を兼ね備えていることが見出されており、すなわち、一方では成形法のための、特に冷間成形法のための十分な弾性を有するとともに、他方では、点火装置の金属・固定材料ブッシングで発生する場合がある負荷時の高い引抜力ないし高い押出力に耐えるために、十分な強度ないし曲げ剛性を有している。
【0019】
成形された、特に冷間成形されたリング状またはプレート状の部材は、実質的に円筒状の線材の丸形ないし円形の外側輪郭に基づき、実質的に丸形または円形の外側形状を有している。金属・固定材料ブッシングの金属ピンについての上に説明した押出力の値を実現するために、貫通孔は、固定材料と基体の相対運動を防止する手段を含むように構成されていると好ましい。
【0020】
このことは、たとえば貫通孔に突起が設けられていることによって実現され、または、たとえば貫通孔が実質的にテーパ状の形状を有することによって実現される。
【0021】
金属・固定材料ブッシングについて特徴的である上に説明した押出力とは、金属・固定材料ブッシングの貫通孔に挿入された固定材料をブッシングから押し出すために印加しなければならない力をいう。押出力の大きさは、流体静力学式または機械式に判定することができる。押出力が機械式に判定されるときには、固定材料の面がパンチで付勢され、このとき固定材料に押圧されるパンチの面積は固定材料の面積よりも小さい。
【0022】
上記の別案として、押出力を流体静力学式に測定することもできる。流体静力学式の測定の場合、固定材料が流体静力学的な圧力で、たとえば水圧で付勢され、どの流体静力学的な圧力のときに固定材料が貫通孔から押し出されるかが測定される。
【0023】
本発明によるリング状またはプレート状の部材のほか、本発明は、このような種類のリング状またはプレート状の部材を基体として備える金属・固定材料ブッシングも提供するものであり、この金属・固定材料ブッシングの金属ピンは固定材料を用いてリング状またはプレート状の部材の貫通孔へ挿入される。
【0024】
そのためにまず金属ピンが、たとえばガラス栓であってよい固定材料に溶融接合される。次いで、ガラス栓が金属ピンとともに貫通孔へ挿入され、ガラスと本例ではリング状またはプレート状の部材である金属リングが加熱され、それにより、冷却後に本例ではガラス栓である固定材料に金属が焼き嵌めされるようにする。
【0025】
このとき、金属ピンが相対運動を防止する手段を有しているのも同様に好ましい。このような手段は、ガラス接合領域における金属ピンの直径の局所的な拡張部および/または狭隘部を含んでいるのが特別に好ましい。もっとも単純な事例ではこのことは、たとえば金属ピンのロール加工によって適当な型押し工具を通じて生成することができる、金属ピンの刻み目によって実現される。これ以外の適当な成形および製造方法も、当然ながら本発明の対象に含まれる。
【0026】
2つの金属ピンが設けられている金属・固定材料ブッシングが提供されるのが好ましい。リング状またはプレート状の部材の貫通孔は、本発明では実質的に中央部に配置されているので、両方の金属ピンは湾曲して施工される。一方の金属ピンはガラス栓の貫通孔へ絶縁をするように挿通されるのに対して、他方の金属ピンはアースピンとして構成され、基体と導電接続されるのが好ましい。
【0027】
本発明による金属・固定材料ブッシングは、任意の施工形態の点火装置で用いられるのが好ましい。たとえばこのような種類の点火装置は、特にエアバッグやベルトテンショナのような着火式の防護装置のために設けることができる。このような種類の着火式の防護装置は、本発明による金属・固定材料ブッシングを含んでおり、ならびに、この金属・固定材料ブッシングの基体と結合されたキャップを含んでおり、金属・固定材料ブッシングとキャップの間に発射薬が封入されている。本発明に基づいて構成された金属・固定材料ブッシングを備えた点火装置は、たとえば高温ガスジェネレータ、低温ガスジェネレータ、ハイブリッドジェネレータのようなガスジェネレータで利用することができる。好ましい利用分野は、上に挙げたように、たとえばエアバッグやベルトテンショナといった着火式の防護システムのための装置である。特に金属・固定材料ブッシングのプレート状の本体は、ブランクから成形によって製作されるのが特別に好ましい。
【0028】
本発明によるリング状またはプレート状の部材のその他の用途も、同様に本発明の対象に含まれる。上記以外の好ましい用途は、たとえば圧力センサのブッシング部材としての利用法である。
【0029】
金属・固定材料ブッシングを成形によって製造する方法では、特に線状の材料からなるブランクが準備され、このブランクが加工されて、ブランクから成形されるリング状またはプレート状の部材に貫通孔を特に打抜きによって穿設できるようにされる。
【0030】
ブランクの加工ないしブランクの形成は成形のみによって行われ、特に冷間成形によって行われるのが好ましい。この方法の各加工ステップは、さまざまに異なる順序で実施することができる。
【0031】
限定をするものではないが、1つの考えられる順序は次の方法ステップを含んでいる:
− 特に線状の材料からなるブランクを準備し、
− ブランクを特に据込みによって成形し、特に冷間で成形し、このとき相対的な幾何学的寸法が変化して、実質的に円形の外側輪郭を備えるプレート状の部材を生じ、
− プレート状の部材に開放領域を穿設し、
− 製作されるべき貫通孔の領域でプレート状の部材がプレート状の部材の厚みよりも、特に基体の厚みよりも小さい厚みを有することになるプレート状の部材への開放領域の穿設後、貫通孔の領域における低減された厚みを利用して、打抜きプロセスにより貫通孔を作成する。
【0032】
開放領域はブランクまたはリング状またはプレート状の部材に、ないしは基体に穿設することができ、そのために、ブランクまたはリング状またはプレート状の部材がパンチに対して押圧される。パンチの領域では、好ましくは鋼材であり、特に1から5重量%の銅割合の銅を含むステンレス鋼である材料が、パンチの圧力に基づいて、ブランクまたはリング状またはプレート状の部材の周りで流動する。このようにして、パンチによって開放領域をブランクまたはリング状またはプレート状の部材に穿設することができる。別案として、ブランクまたはリング状またはプレート状の部材をパンチに対して押圧するのでなく、ブランクまたはリング状またはプレート状の部材の少なくとも1つの側に対してパンチを押圧することも可能である。このことは、圧力に基づいてプレート状の本体の材料が、圧力が及ぼされる側に向かい合う側で押し出されるという結果につながる。このプロセスの結果は、同じく開放領域の創出である。
【0033】
上に説明したような開放領域に加えて、成形ないし変形により、特に冷間成形により、開放領域と向かい合う側に別の開口部、たとえばテーパ状の開口部を穿設することができる。
【0034】
開放領域ないし開放領域および/または別の開口部の穿設後、開放領域ないし別の開口部の領域に打抜き工具が挿入され、打抜きによって貫通孔が作成される。リング状またはプレート状の部材の厚みは、打抜かれるべき貫通孔の領域で、好ましくは1.5mmから4.5mmの値まで低限しているのが好ましい。
【0035】
成形プロセスと打抜き工具によって、テーパ状に延びる貫通孔が切削加工なしで製作されると特別に好ましい。
【0036】
上に説明した方法の利点は、金属・固定材料ブッシングで用いられるリング状またはプレート状の部材の製作が、どの異なる方法ステップでも実質的に同じ時間インターバルで行われるという点にある。このことは、成形、特に冷間成形のステップ、開放開口部ないし開放領域ないし別の開口部を穿設するステップ、ならびにリング状またはプレート状の部材に貫通孔を打抜くステップが、実質的に同じ時間を要することを意味している。このようにして、線状の材料を出発点としてさまざまに異なる作業ステーションで、すなわち冷間成形の作業ステーション、開放開口部を穿設する作業ステーション、および打抜きの作業ステーションで、実質的に等しい作業サイクルにより、貫通孔を備えるリング状またはプレート状の部材を製造することが可能である。たとえば従来技術のように、切削加工で製作もしくは成形されるリング状またはプレート状の部材が、打抜きプロセスによる穴ではなく穿孔プロセスにより穿設することが必要であると、穿孔ステップが成形よりもはるかに長い時間を要することになり、そのためにリング状またはプレート状の部材の製造が、上述した成形法と比べて少なくとも2倍の時間を要することになる。
【0037】
本発明によるリング状またはプレート状の部材のさらに別の利点は、上述した製造法では廃棄材料が発生せず、もしくはせいぜい非常にわずかな廃棄材料しか発生しないことである。したがって特別に効率的な製造を行うことができる。
【0038】
上に述べたとおり、プレート状の部材は鋼材、特に1重量%から5重量%の範囲内の、特に2.0重量%から4重量%の範囲内の銅割合を含むステンレス鋼でできていると好ましい。このような種類の材料は、リング状またはプレート状の部材ないし基体を成形により、たとえば線材料から製造できるようにすることを可能にする。その場合、上に挙げた銅割合を含む鋼線材からまず一片が切り取られる。次のステップで、これが成形によって、たとえば据込みによって、プレート状の部材の所望の形状にされる。このことは、材料がある程度の弾性を有している場合にのみ可能であり、このことは、上記の銅割合によって実現される。上述した成形により、材料は非常に強く圧縮ないし硬化される。
【0039】
ただし材料は、特に冷間成形である成形によって加工されるというだけでなく、たとえばエアバッグ点火装置のための用途では、ブッシング開口部での固定材料の確実な保持をも可能にする。その目安となるのは、特に点火装置での用途の場合、固定材料に機械的に作用する押出力である。押出力の大きさについては数多くの工業規格があり、たとえば1350バールまたは1360バールから1500バールおよび1600バールおよび1750バール、さらには2000バールまたは2500バールまたは3000バールにまで及ぶ。上記の数値は押出力と対応する圧力表記であり、上に説明した方法によって流体静力学式に測定される。点火装置としての用途では、これは関連する爆発圧力に相当している。
【0040】
さらに材料は、点火キャップを取り付けるのに広く用いられる方法である、確実なレーザ溶接可能性を保証しなければならない。
【0041】
開放領域は、貫通孔の打抜き加工性を可能にするだけではないことが判明している。開放領域でのリング状またはプレート状の部材の厚みの低減は、たとえば爆発圧力による圧力付勢のときに、部材の局所的な撓曲も促進する。発明者らは、このような撓曲が必ずしも不都合なわけではなく、貫通孔の中の固定材料の引抜き抵抗性を高めることさえあることを見出しており、これは特に、相対運動を防止する上記の手段を貫通孔が有している場合である。
【0042】
このことは次のように説明することができる。開放領域およびこれに伴って開放開口部が部材の圧力と反対側にあるとき(特に下面)、たとえば点火装置の点火時や押出力の測定時に発生する圧力は、部材の上面全体に作用する。部材の撓曲は、特に材料の強度と厚みに依存して決まる。開放領域外部の領域では、本発明による部材の材料は、本来は撓曲が起こり得ない程度の硬さと厚みを有している。しかし開放領域の厚みが低減した領域では局所的な撓曲が生じ、これが上面での材料の圧縮および下面での伸長につながる。その結果として、貫通孔は傾向的に上側領域(すなわち圧力のほうを向く側)で押し縮められ、下面では拡張することになる。固定材料(および好ましくはその中の金属ピン)が貫通孔の中にあると、上側領域では横からの圧力が貫通孔すなわち固定材料のガラス接合領域の表面に対して垂直方向に及ぼされ、それと同時にガラス接合された金属ピンにも及ぼされる。このような局所的なプレス圧力を、貫通孔からの固定材料の引抜力のかなりの増大につなげることができる。こうした増大は、貫通孔が(押し縮められる)上側領域で、(拡張される)下側領域よりも大きい直径を有することによって、いっそう高めることができる。異なる直径は、好ましくは貫通孔の段部またはテーパ状の形状によって具体化される、相対運動を防止する手段であるのが好ましい。
【0043】
さらに、開放領域におけるリング状またはプレート状の部材の厚みの低減は、この部材と、たとえば点火装置や圧力センサのカバーキャップである他の部材との溶接性を向上させることができる。すなわち開放領域での部材の厚みの低減により、この部材は、開放領域に比べて大きい厚みをもつ周回するリング状の領域を有することになる。たとえば点火装置や圧力センサを製造するとき、通常、貫通孔にガラス接合された金属ピンがリング状またはプレート状の部材に存在している。同様に、部材の底面に第2の導体が取り付けられていてよい。カバーキャップは、通常、部材の外側円周領域に溶着される。カバーキャップを溶接するときに、必然的に熱が部材に注入される。このとき、こうした熱注入によって固定材料としてのガラスが損傷しないように配慮しなくてはならない。開放領域によって生じる周回するリング状の領域は、注入された熱を再び放射することができ、そのようにして固定材料の温度負荷を低減する広い表面を有している。すなわち、このリング状の領域は溶接のときにいわば溶接縁部として作用する。簡素化される溶接性により、部材を仕上げ加工して最終製品にするときの不良品を減らして、プロセス安定性を高めることができる。
【0044】
リング状またはプレート状の部材を製造する上述した方法のほか、このような種類のリング状またはプレート状の部材を基体として備える金属・固定材料ブッシングを製造する方法においては、まずリング状またはプレート状の部材が上述したように製作される。次いで、たとえばガラス栓であってよい固定材料に金属ピンを溶融接合する。次いで、ガラス栓を金属ピンとともに貫通孔へ挿入し、ガラスおよび本例ではリング状またはプレート状の部材である金属リングを加熱し、それにより、冷却後に金属が本例ではガラス栓である固定材料に焼き嵌めされる。
【0045】
2つの金属ピンが設けられた金属・固定材料ブッシングを製造する方法が好ましい。プレート状の部材の貫通孔は実質的に中央部に配置されているので、両方の金属ピンは湾曲して施工される。一方の金属ピンはガラス栓の貫通孔へ絶縁をするように挿通され、それに対して他方の金属ピンはアースピンとして構成されて、たとえば硬ろう付けによって基体と導電接続されるのが好ましい。
【0046】
次に、本発明の解決法について図面を参照しながら説明するが、これに限定をするわけではない。具体的には図面に次のものが示されている:
【図面の簡単な説明】
【0047】
【図1a】図1aは、本発明によるリング状またはプレート状の部材である。
【図1b】図1bは、本発明によるリング状またはプレート状の部材である。
【図1c】図1cは、本発明によるリング状またはプレート状の部材である。
【図2a】図2aは、従来技術に基づくリング状またはプレート状の部材である。
【図2b】図2bは、従来技術に基づくリング状またはプレート状の部材である。
【図2c】図2cは、従来技術に基づくリング状またはプレート状の部材である。
【図3a】図3aは、本発明による金属・固定材料ブッシングである。
【図3b】図3bは、本発明による金属・固定材料ブッシングである。
【図3c】図3cは、本発明による金属・固定材料ブッシングである。
【図4a】図4aは、従来技術に基づく金属・固定材料ブッシングである。
【図4b】図4bは、従来技術に基づく金属・固定材料ブッシングである。
【図4c】図4cは、従来技術に基づく金属・固定材料ブッシングである。
【図5a】図5aは、本発明によるリング状またはプレート状の部材を製造する方法である。
【図5b】図5bは、本発明によるリング状またはプレート状の部材を製造する方法である。
【図5c】図5cは、本発明によるリング状またはプレート状の部材を製造する方法である。
【図5d】図5dは、本発明によるリング状またはプレート状の部材を製造する方法である。
【図6a】図6aは、リング状またはプレート状の本体の金属組織断面の位相線の、成形で製造したときと切削加工で製造したときとの対比である。
【図6b】図6bは、リング状またはプレート状の本体の金属組織断面の位相線の、成形で製造したときと切削加工で製造したときとの対比である。
【発明を実施するための形態】
【0048】
図1a−1cには、基本的に金属・固定材料ブッシングの基体として利用される、本発明によるリング状またはプレート状の形成物ないし部材が示されている。リング状またはプレート状の部材1は、図1bに平面図で示すように、実質的に円形の外側輪郭3を有している。リング状またはプレート状の本体1は成形プロセスによって、特に冷間成形プロセスによって、たとえば線材から製造されるのが好ましい。その場合、線材からまず一片が切り取られ、これに続いてその断片が成形法により、特に据込みにより、図1bに平面図、図1cに裏面14から見た三次元の図として示すように、円形または円状の形態にされる。
【0049】
これに続いて、成形された部品1にたとえばパンチによって開放領域5が穿設される。パンチで開放領域を穿設するとき、変形した材料がパンチの周りで流動する。
【0050】
方法ステップの順序は一例にすぎない。別案として、まず開放領域を穿設し、開放領域を備えているリング状の部材を成形により、特に冷間成形により、所望の形状にすることもできる。
【0051】
裏面14から見た図1bの平面図に示すように、同じく実質的に円形である開放領域の高さないし厚みはHFである。
【0052】
成形によって得られるリング状の部材全体の厚みはDである。すなわち材料は、リング状の本体の回転軸Rに対して実質的に中央に貫通孔が穿設される領域で脆弱化されて、それにより、貫通孔10がリング状の部材1に貫通されなければならない中実材料はDRだけとなる。リング状の本体の厚みDは、開放領域の穿設によって、20%から60%、特に30%から50%低減するのが好ましい。高さないし厚みHFのただ1つの開放領域が存在している場合、高さないし厚みHFはリング状またはプレート状の本体の厚みdの20%から60%、特に30%から50%である。リング状またはプレート状の部材の厚みDは3.5mmから6mmの間で、また打抜かれるべき領域の厚みDRは1.5mmから4.5mmの間で、それぞれ変動するのが好ましい。金属・固定材料ブッシングでリング状の部材1が使用される場合、貫通孔10には金属ピンがたとえばガラス栓のような固定材料へ挿入される。そしてガラス栓は貫通孔の壁部に当接する。圧力が高いときでも、ガラス栓にガラス接合された金属ピンが貫通孔10から押し出されるのを防止するために、プレート状の部材1の前面12の裏面14に対する相対運動を防止するための手段が設けられている。本実施例ではこのことは、貫通孔が少なくとも領域20にわたってテーパ状に延びていることによって実現される。
【0053】
図2a−2cは、図1a−1cとの比較で、従来技術に基づくリング状またはプレート状の部材を示している。
【0054】
従来技術に基づくリング状またはプレート状の部材100は切削加工で製作され、または、たとえば線材の一区域から成形されたコンポーネントとして得られるものである。
【0055】
コンポーネント100には、金属ピンのガラス接合のために貫通孔110が穿設される。図1aとは異なり、リング状またはプレート状の本体で金属・固定材料ブッシングのために製作されるリング状またはプレート状の基体に穿設される貫通孔110は偏心的に、すなわち、回転軸Rに対してオフセットされた状態で、穿設される。偏心的な配置に基づき、および、貫通孔が貫通しなければならない非常に大きい厚みDSに基づき、冷間成形されたリング状またはプレート状の部材100から貫通孔を打抜くことは不可能である。むしろ貫通孔110は、たとえば4.5mmの厚みDSをもつ基体に、穿孔によって穿設される。これは打抜きステップと比べて大幅に高いコストのかかる方法であり、特にこのような種類の穿孔は、成形によるリング状またはプレート状のコンポーネントないし部材の製作よりもはるかに長い時間を要する。穿孔が必要とされる理由は、特に、成形プロセスによって材料が強く圧縮されるために、単純な打抜きが可能ではないからである。図2bは、従来技術に基づくプレート状の部材100の平面図を示しており、図2cは三次元の図を示している。偏心的に配置された貫通孔110が、図面に明らかに認められる。
【0056】
図3aから3cには、本発明による図1a−1cのリング状の部材の特にエアバッグ点火装置用の金属・固定ブッシングでの利用法が示されている。ここで図3aは図1aに準ずる断面図を示しており、図3bは図1bに準ずる平面図を示しており、図3cは裏面14から見た図1cに準ずる斜視図を示している。
【0057】
図1aおよび1cと同じ構成部分には、同じ符号が付されている。
【0058】
リング状の部材1が明らかに認められる。さらに、たとえば成形されたリング状またはプレート状の部材1からパンチを用いて押し抜かれた開放領域5を見ることができる。パンチ加工部の上方には、本例ではテーパ状の形状20を有する、厚さDRの残留材料から打抜かれた貫通孔10が見られる。図3a−3cの実施例では貫通孔の長さ全体にわたってテーパ形状が穿設されているが、別案の実施形態では、テーパ形状は貫通孔の長さの一部にわたってのみ延びており、すなわち貫通孔はその場合、テーパ状の区域とこれに後続するテーパ状でない区域との2つの区域を有している。テーパ状の区域はたとえば成形ないし変形によって作成することができ、テーパ状でない区域は打抜きによって作成することができる。
【0059】
別案として、切削加工法で材料剥離によって、たとえば穿孔および/またはフライス加工によって、開放領域を製作することも同様に可能である。同様に、まず上に説明したプロセスによる成形で開放領域を予備成形し、次いで、フライス加工および/または穿孔のような切削加工法によって最終成形をすることによって、各方法を組み合わせることも可能である。このように開放領域という概念は、本発明の意味においては、それが製作される種類に関わりなく用いている。特にこの概念は、成形による製作と、フライス加工および/または穿孔のような切削加工法による製作とを含んでいる。このように、この概念は開放穿孔穴とも同義で用いることができる。
【0060】
リング状またはプレート状の部材は、全部で2つの金属ピン50,52を備える金属・固定材料ブッシングのためのベースとしての役目をする。金属ピン50は、本例ではガラス材料であるが、ガラスセラミック材料またはセラミック材料であってもよい固定材料60の中で、リング状またはプレート状の基体1に対して絶縁されて、前面から裏面へと挿通されるのに対して、第2の金属ピン52はアースピンとしての役目をする。そのために第2の金属ピン52は、リング状またはプレート状の本体1と直接的に結合されている。金属ピン50と金属ピン52はいずれも湾曲して施工されている。両方の金属ピンの湾曲部は符号54ないし56が付されており、明らかに認めることができる。
【0061】
さらに金属ピン50は、ガラス栓に係合し、そのようにして、金属ピンがガラス接合されたガラス栓60から圧力が高いときでも金属ピンが押し出されるのを防止する手段62を金属ピン50自体に備えている。
【0062】
固定材料10への金属ピン50のガラス接合は溶融接合によって行われる。金属ピンが固定材料に溶融接合されるとただちに、ガラス栓が金属ピンとともに貫通孔10へ挿入される。次いで、ガラス栓がリング状またはプレート状の部材とともに、すなわち基体とともに加熱され、それにより、冷却後にリング状またはプレート状の部材の金属が固定材料へ、本例ではガラス材料へ焼き嵌めされ、これは金属ピンがガラス栓に挿入される先ほどのガラス栓の製作と同様である。アースとしての役目をする金属ピン52は、たとえば硬ろう付けによって、プレート状の部材と導電接続されている。はんだ付け個所は符号70が付されている。
【0063】
図3bは、本発明による金属・固定材料ブッシングを裏面14から見た平面図を示している。リング状またはプレート状の部材1の中央のブッシング10が、この平面図に明らかに認められる。さらに、湾曲した金属ピン50ないし52が明らかに認められる。特に金属ピン50に明らかに見られるとおり、金属ピンはその端部72のところでリング状またはプレート状の基体の中心Rに対してオフセットされており、すなわち湾曲している。このことは金属ピン52にも該当する。湾曲したピンは、図3cの図面にもはっきりと見ることができる。金属・固定材料ブッシング全体の図3cの図は、特に、金属ピンのはんだ付け領域70や、リング状またはプレート状の基体の開放領域5も示している。開放領域5を有する、本発明による基体としてのリング状またはプレート状の部材を備える金属・固定材料ブッシングに特徴的なのは、基体への金属ピンのガラス接合部20が部分領域のみで行われており、すなわち貫通孔の厚みDRのみで行われており、基体の全体厚みDにわたって行われていないことである。それと対照的に図4a−4cに示す従来技術に基づく金属・固定材料ブッシングのガラス接合は、図2a−2cに示すように、リング状またはプレート状の成形された基体の厚みDS全体にわたって行われている。ガラス接合160は、同じくリング状またはプレート状の部材の貫通孔110で金属ピン150とともに行われている。金属ピン150がガラス接合部160へ挿入されているのに対して、金属ピン152はリング状またはプレート状の基体100にはんだ付けされている。金属ピン150および金属ピン152の両方のピンは、直線状に施工されている。
【0064】
図4bは、図4aの金属・固定材料ブッシングの平面図を示している。図4aと同じ構成部分には同じ符号が付されている。明らかに見られるように、金属ピン150,152は湾曲した構造を有していない。図4cは、図4a−4bの構成部分を裏面114から見た斜視図である。
【0065】
図5aには、プレート状の部材の製造方法の実施形態のさまざまなステーションが示されている。第1のステーションでは、線状の材料1000からブランク1010が切り出され、ないしは切り取られる。第2のステップでは、すなわち、切り取られたブランクが製造プロセスへ搬送される第2のステーションでは、ブランク1010が据込みによって成形され、特に冷間成形され、これは外側寸法が、加工されるべきリング状またはプレート状の部材が有さなくてはならない外側寸法に相当するまで行われる。このとき相対的な幾何学寸法が改変され、本例ではブランクは据込みによって幅が広くなる。これに続く第3のステーションでは、変形されたプレート状の部材1020が圧力103をもってパンチ1040に対して押圧される。リング状またはプレート状の部材の材料は、リング状またはプレート状の部材がパンチに対して押圧される圧力に基づき、パンチを取り囲む。それによってパンチの領域でプレート状の部材から材料が取り除かれ、第4のステーションに示す開放開口部ないし開放領域1050を備えるプレート状の部材が残る。上述した各方法ステップの順序の記述は一例にすぎない。まず初めにブランクに開放開口部を穿設し、これに引き続いて成形を行うこともできる。ステーション2での成形ステップと、たとえばステーション3での成形による開放領域の穿設とを、たとえばステーション2のただ1つのステーションで行うことも可能であろう。そうすればステーション3は不要である。
【0066】
開放領域により、リング状またはプレート状の部材の領域1060では、プレート状の部材の厚みDが大幅に低減されており、すなわち厚みDRまで低減している。このときリング状またはプレート状の部材の厚みは20%から60%、特に30%から50%低減され、すなわち、厚みDRは厚みDの80%から40%、好ましくは70%から60%である。そして第5の方法ステップで、打抜き工具1060が開放開口部へ挿入されて、打抜きステップにより、低減された厚みのリング状またはプレート状の部材にたとえばテーパ状の貫通孔1070が貫通される。それにより実質的に、第5のステーションに図示するような、開放開口部と貫通孔とを備えるリング状またはプレート状の部材が得られる。本発明による方法は、上述した各々のステーションについて、すなわち線状の基本材料の切断、成形、開放開口部ないし開口領域の穿設、および厚みが低減したプレート状の部材からの貫通孔の打抜きについて、各加工ステップの実質的に等しいサイクル時間が生じることを特徴としている。それにより、本発明による方法を非常に高度に自動化することが可能である。
【0067】
図5bおよび5cには、成形によって開放領域および/または別の開口部を穿設するために原則として可能な一例としての2通りの方法が示されている。図5bでは、図5aの第3のステップと同じく、リング状またはプレート状の部材1020がパンチ1040に対して押圧され、それによって材料がパンチの周りに流動し、それに基づいて開放開口部および/または別の開口部が生じる。別案として、図5cに示すように、プレート状の基体1020がパンチ1040に対して押圧されるのでなく、逆にパンチ1040を、リング状またはプレート状の基体1020に押し付けることも可能であろう。その場合には圧力は、リング状またはプレート状の本体のパンチと向かい合う側で材料を押し出す。その結果、やはり開放領域および/または別の開口部をそなえるリング状またはプレート状の部材が得られる。
【0068】
図5dには、開放領域1050に追加して、向かい合う側2050に別の開口部2100が穿設された後に、生じた残留厚みRDが打抜かれる方法が示されている。図5a−5cと同じ構成部分には同じ符号が使われている。好ましくはテーパ状であってよい別の開口部は成形によって、たとえばパンチを用いて穿設されるのが好ましい。しかしながら、第2のステーションで成形時にすでに開放領域1050および開放領域1050に向かい合う側2050に好ましくはテーパ状の別の開口部2100が特に同じく成形によって穿設されれば、上記が必要なくなるので特別に好ましい。このことは、1つの方法ステップしか必要ないという利点がある。別の開口部を穿設することで、あとは別の開口部2100と開放領域1050の間にある残留厚みRDを打抜きステーションで貫通させて、金属ピンが挿入される貫通孔を準備するだけでよい。その場合、図に明らかに認められるように、たとえば貫通孔2200は2つの領域を有しており、すなわちテーパ状の領域ないしテーパ状の開口部2100と、打抜かれた領域2300とを有している。このように、この別案の方法によってテーパ状の開口部を特別に簡単に、すなわち好ましくは成形ステップでの成形によって、作成することができる。当然ながら、図5aの方法と同じくまずブランクをステーション2で据込みし、次いで当該ステップで、開放穴および/または別の開口部を作成することもできる。貫通されるべき残留厚みRDは全体厚みDの10%から70%であり、好ましくはリング状またはプレート状の部材の全体厚みDの30%から50%である。
【0069】
図6aには、図1aに示すような、成形法と打抜き法で製作されたリング状またはプレート状の部材1の金属組織断面が示されている。
【0070】
図1aと同じ構成部分には同じ符号が付されている。
【0071】
図6aの金属組織断面から明らかにわかるとおり、本発明の方法により製作されたリング状またはプレート状の部材1は、領域1600で成形プロセスにより湾曲した構造線/流動線1500を特徴としている。
これと対照的に図6bは、特に旋削部品である、切削加工により製作されたコンポーネント100を示している。同じく構造線/流動線2000が描き込まれている。これらの構造線/流動線2000は実質的に平行であり、リング状ないしプレート状の部材100が図6bに示すように製作された棒材料と同じ方向に向いている。貫通孔110はコンポーネント100から穿孔でくり抜かれている。
【0072】
本発明により、簡単な仕方で製造することができ、従来技術に基づく金属・固定材料ブッシングとの適合性を特徴とし、それによって従来型の点火装置ないしエアバッグへの組付が可能であるリング状またはプレート状の部材が初めて提供される。特に本発明により、実績のある既存の点火装置デザインのための金属・固定材料ブッシングを、いっそう省材料的に製造することが可能である。特に、相対運動を防止する手段を備えた貫通孔の一実施形態であるテーパ状の貫通孔を、特別に簡単な仕方で製作することができる方法が提供される。さらに、プレート状の部材を簡単な仕方で製作することができる方法が提供される。
【技術分野】
【0001】
本発明は、特にエアバッグやベルトテンショナの点火装置のように高い圧力を受ける装置の特に金属・固定材料ブッシングのためのリング状またはプレート状の部材、金属・固定材料、およびこのような種類の金属・固定材料ブッシングの利用法に関する。
【背景技術】
【0002】
金属・固定材料ブッシングは、従来技術からさまざまな施工形態で知られている。金属・固定材料ブッシングとは、特にガラス、ガラスセラミック、プラスチックのような固定材料を金属の中で真空気密に溶融したものをいう。このとき金属は電気導体として機能する。その代表的なものは特許文献1、特許文献2を参照されたい。このような種類のブッシングは電子工学や電気工学で広く普及している。溶融接合に用いられる材料、特にガラスは、絶縁体としての役目をする。典型的な金属・固定材料ブッシングは、予備成形された焼結ガラス部分へ金属の内側導体が溶融接合されるように構成されており、焼結ガラス部分またはガラス管は、リング状またはプレート状の部材で形成されるいわゆる基体を備える外側の金属部分へ溶融接合される。このような種類の金属・固定材料ブッシングの好ましい用途としては、たとえば点火装置が該当する。点火装置はとりわけ自動車のエアバッグやベルトテンショナで用いられる。この場合、金属・固定材料ブッシングは点火装置の構成要素である。点火装置全体は、金属・固定材料ブッシングのほかに点火ブリッジ、火薬類、点火機構を密封して取り囲む金属カバーなどを含んでいる。ブッシングには、1つまたは2つまたは2つ以上の金属ピンを挿通することができる。1つの金属ピンを備える特別に好ましい実施形態では、ハウジングはアースにつながれ、好ましい2極の施工形態ではピンのうちの1つにつながれる。
【0003】
特許文献3、特許文献4、特許文献5、特許文献6、ならびに特許文献7より、特にエアバッグやベルトテンショナの点火装置のための金属・固定材料ブッシングが公知となっており、これらは金属ピンのための貫通孔が基体から打抜かれることを特徴としている。基体の製造にあたっては、特許文献8によれば、厚さが1mmから5mmの範囲内の、好ましくは1.5mmから3.5mmの範囲内の、特に1.8mmから3.0mmの範囲内の、特別に好ましくは2.0mmから2.6mmの範囲内の帯状材料から、打抜きプロセスによって基体の全体厚みDに開口部が打抜かれる。
【0004】
固定材料の中の金属ピンは、上述した範囲内にある基体の全体厚みにわたって基体に打抜かれた入口穴へ挿入される。
【0005】
さらに貫通孔は、1つを超えるピンを備えるブッシングでは、特許文献9によれば偏心的に配置される。
【0006】
特許文献10に記載の薄板材料からの打抜きは、数多くの欠点を有している。1つの欠点は、たとえば基体の薄板のような帯状材料からの打抜きのときに、多くの割合の廃棄材料が出ることにある。
【0007】
特許文献11より、着火式の防護装置のための点火装置が公知となっており、この点火装置は金属ピンの電気ブッシングを位置固定するための外套部を有しており、および、外套部と金属ピンとの間の相対運動を防止する手段を有している。特許文献12の場合と同じく、特許文献13でも基体はたとえば帯状材料のような薄板から打抜かれ、このことは大量の廃棄材料を結果として伴う。さらに、特許文献14と同じく、貫通孔は偏心的に配置されている。
【0008】
特許文献15は、ピン状の導体のために中心部に配置された貫通孔を備える電流ブッシングを示している。貫通孔はその製造方法に関しては何も記載されておらず、基体の厚み全体にわたって延びている。
【0009】
特に2つの金属ピンと偏心的に配置された貫通孔とを備える金属・固定材料ブッシングの場合、偏心的な貫通孔がガラス接合部の脆弱化につながるという問題が生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0010】
【特許文献1】米国特許5,345,872号明細書
【特許文献2】米国特許3,274,937号明細書
【特許文献3】米国特許出願公開第2006/0222881A1号明細書
【特許文献4】米国特許出願公開第2004/0216631号明細書
【特許文献5】欧州特許1455160号明細書
【特許文献6】米国特許出願公開第2007/0187934A1号明細書
【特許文献7】米国特許1813906号明細書
【特許文献8】米国特許出願公開第2007/0187934A1号明細書
【特許文献9】米国特許出願公開第2007/0187934A1号明細書
【特許文献10】米国特許出願公開第2007/0187934A1号明細書
【特許文献11】ドイツ特許出願公開第102006056077A1号明細書
【特許文献12】米国特許出願公開第2007/0187934A1号明細書
【特許文献13】ドイツ特許出願公開第102006056077A1号明細書
【特許文献14】米国特許出願公開第2007/0187934A1号明細書
【特許文献15】欧州特許出願公開第1491848A1号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0011】
そこで本発明の課題は、上に述べた従来技術の欠点を回避し、特に、従来技術よりも少ない廃棄材料で、特に冷間成形法で製作することができる、金属・固定材料ブッシングのためのリング状またはプレート状の部材の形態の基体を提供することにある。さらに、基体を特別に簡単に製造できるようにすることが意図される。
【課題を解決するための手段】
【0012】
本発明によるとこの課題は、プレート状の部材の実質的に中心部に配置された貫通孔を有する、金属・固定材料ブッシングの基体を構成するプレート状の部材によって解決され、プレート状の部材は厚み(D)を有しており、プレート状の部材の貫通孔の領域には開放領域が設けられている。開放領域により、プレート状の部材の厚みが貫通孔の領域で低減され、好ましくは、リング状またはプレート状の部材に貫通孔を開放領域の領域で打抜くことができるようになっている。開口部の打抜きにより、特別に簡単に製造できる基体が提供される。
【0013】
たとえばリング状またはプレート状の部材全体の厚みが4mmであれば、たとえば冷間成形された材料からパンチを用いて押し抜くことができる開放領域によって、貫通孔の領域で低減された厚みDRを準備することができる。開放領域の高さHFがたとえば1.5mmであれば、厚みDが4mmの場合、2.5mmの低減された厚みDRがリング状またはプレート状の部材の領域に生じることになり、そこに貫通孔を作成することが意図される。低減された2.5mmの厚みDRは、基体を冷間成形する場合に存在する硬質ないし固い材料でも、低減された厚みの領域からの貫通孔の打抜きを可能にする。
【0014】
リング状またはプレート状の部材の厚み(D)が開放領域によって20%から60%、特に30%から50%低減されると特別に好ましい。
【0015】
リング状またはプレート状の部材を、現在広く使用されている施削されたコンポーネントに適合させるために、リング状またはプレート状の部材の厚みDは3.5から6mmの範囲内にあることが意図される。貫通孔の領域の打抜きの可能性を保証するために、低減された厚みは1.5mmから4.5mmの範囲内、好ましくは2.0mmから3.0mmの範囲内にある。このような適合性により、特に冷間成形である成形と打抜きとによって製作されるコンポーネントを、本発明に基づき、施削により製作されるコンポーネントの代替としてエアバッグ点火装置で使用することが可能であり、製造方法を大幅に変更する必要がない。
【0016】
リング状またはプレート状の部材は鋼材でできており、特に、1重量%から5重量%、特に2重量%から4重量%の銅割合を含む特殊鋼でできているのが特別に好ましい。このような種類の材料は、プレート状の部材ないし基体を成形により、特に冷間成形により、たとえば線材料から製作できるようにすることを可能にする。その場合、たとえば上記の銅割合を含む鋼材からなる線材からまず一片が切り取られ、次いで、たとえば据込みなどの成形によって所望の形状にする。このことは、材料がある程度の弾性を有している場合にのみ可能であり、このことは上述した銅割合によって実現される。上述した成形により、特に冷間成形により、材料が非常に強く圧縮ないし硬化される。
【0017】
プレート状の本体の材料は成形によって、特に冷間成形によって加工可能であるばかりでなく、信頼度の高いレーザ溶接の可能性も保証する。
【0018】
驚くべきことに、鋼材、特に1重量%から5重量%の銅割合を含む特殊鋼は、これら両方の相反する特性を兼ね備えていることが見出されており、すなわち、一方では成形法のための、特に冷間成形法のための十分な弾性を有するとともに、他方では、点火装置の金属・固定材料ブッシングで発生する場合がある負荷時の高い引抜力ないし高い押出力に耐えるために、十分な強度ないし曲げ剛性を有している。
【0019】
成形された、特に冷間成形されたリング状またはプレート状の部材は、実質的に円筒状の線材の丸形ないし円形の外側輪郭に基づき、実質的に丸形または円形の外側形状を有している。金属・固定材料ブッシングの金属ピンについての上に説明した押出力の値を実現するために、貫通孔は、固定材料と基体の相対運動を防止する手段を含むように構成されていると好ましい。
【0020】
このことは、たとえば貫通孔に突起が設けられていることによって実現され、または、たとえば貫通孔が実質的にテーパ状の形状を有することによって実現される。
【0021】
金属・固定材料ブッシングについて特徴的である上に説明した押出力とは、金属・固定材料ブッシングの貫通孔に挿入された固定材料をブッシングから押し出すために印加しなければならない力をいう。押出力の大きさは、流体静力学式または機械式に判定することができる。押出力が機械式に判定されるときには、固定材料の面がパンチで付勢され、このとき固定材料に押圧されるパンチの面積は固定材料の面積よりも小さい。
【0022】
上記の別案として、押出力を流体静力学式に測定することもできる。流体静力学式の測定の場合、固定材料が流体静力学的な圧力で、たとえば水圧で付勢され、どの流体静力学的な圧力のときに固定材料が貫通孔から押し出されるかが測定される。
【0023】
本発明によるリング状またはプレート状の部材のほか、本発明は、このような種類のリング状またはプレート状の部材を基体として備える金属・固定材料ブッシングも提供するものであり、この金属・固定材料ブッシングの金属ピンは固定材料を用いてリング状またはプレート状の部材の貫通孔へ挿入される。
【0024】
そのためにまず金属ピンが、たとえばガラス栓であってよい固定材料に溶融接合される。次いで、ガラス栓が金属ピンとともに貫通孔へ挿入され、ガラスと本例ではリング状またはプレート状の部材である金属リングが加熱され、それにより、冷却後に本例ではガラス栓である固定材料に金属が焼き嵌めされるようにする。
【0025】
このとき、金属ピンが相対運動を防止する手段を有しているのも同様に好ましい。このような手段は、ガラス接合領域における金属ピンの直径の局所的な拡張部および/または狭隘部を含んでいるのが特別に好ましい。もっとも単純な事例ではこのことは、たとえば金属ピンのロール加工によって適当な型押し工具を通じて生成することができる、金属ピンの刻み目によって実現される。これ以外の適当な成形および製造方法も、当然ながら本発明の対象に含まれる。
【0026】
2つの金属ピンが設けられている金属・固定材料ブッシングが提供されるのが好ましい。リング状またはプレート状の部材の貫通孔は、本発明では実質的に中央部に配置されているので、両方の金属ピンは湾曲して施工される。一方の金属ピンはガラス栓の貫通孔へ絶縁をするように挿通されるのに対して、他方の金属ピンはアースピンとして構成され、基体と導電接続されるのが好ましい。
【0027】
本発明による金属・固定材料ブッシングは、任意の施工形態の点火装置で用いられるのが好ましい。たとえばこのような種類の点火装置は、特にエアバッグやベルトテンショナのような着火式の防護装置のために設けることができる。このような種類の着火式の防護装置は、本発明による金属・固定材料ブッシングを含んでおり、ならびに、この金属・固定材料ブッシングの基体と結合されたキャップを含んでおり、金属・固定材料ブッシングとキャップの間に発射薬が封入されている。本発明に基づいて構成された金属・固定材料ブッシングを備えた点火装置は、たとえば高温ガスジェネレータ、低温ガスジェネレータ、ハイブリッドジェネレータのようなガスジェネレータで利用することができる。好ましい利用分野は、上に挙げたように、たとえばエアバッグやベルトテンショナといった着火式の防護システムのための装置である。特に金属・固定材料ブッシングのプレート状の本体は、ブランクから成形によって製作されるのが特別に好ましい。
【0028】
本発明によるリング状またはプレート状の部材のその他の用途も、同様に本発明の対象に含まれる。上記以外の好ましい用途は、たとえば圧力センサのブッシング部材としての利用法である。
【0029】
金属・固定材料ブッシングを成形によって製造する方法では、特に線状の材料からなるブランクが準備され、このブランクが加工されて、ブランクから成形されるリング状またはプレート状の部材に貫通孔を特に打抜きによって穿設できるようにされる。
【0030】
ブランクの加工ないしブランクの形成は成形のみによって行われ、特に冷間成形によって行われるのが好ましい。この方法の各加工ステップは、さまざまに異なる順序で実施することができる。
【0031】
限定をするものではないが、1つの考えられる順序は次の方法ステップを含んでいる:
− 特に線状の材料からなるブランクを準備し、
− ブランクを特に据込みによって成形し、特に冷間で成形し、このとき相対的な幾何学的寸法が変化して、実質的に円形の外側輪郭を備えるプレート状の部材を生じ、
− プレート状の部材に開放領域を穿設し、
− 製作されるべき貫通孔の領域でプレート状の部材がプレート状の部材の厚みよりも、特に基体の厚みよりも小さい厚みを有することになるプレート状の部材への開放領域の穿設後、貫通孔の領域における低減された厚みを利用して、打抜きプロセスにより貫通孔を作成する。
【0032】
開放領域はブランクまたはリング状またはプレート状の部材に、ないしは基体に穿設することができ、そのために、ブランクまたはリング状またはプレート状の部材がパンチに対して押圧される。パンチの領域では、好ましくは鋼材であり、特に1から5重量%の銅割合の銅を含むステンレス鋼である材料が、パンチの圧力に基づいて、ブランクまたはリング状またはプレート状の部材の周りで流動する。このようにして、パンチによって開放領域をブランクまたはリング状またはプレート状の部材に穿設することができる。別案として、ブランクまたはリング状またはプレート状の部材をパンチに対して押圧するのでなく、ブランクまたはリング状またはプレート状の部材の少なくとも1つの側に対してパンチを押圧することも可能である。このことは、圧力に基づいてプレート状の本体の材料が、圧力が及ぼされる側に向かい合う側で押し出されるという結果につながる。このプロセスの結果は、同じく開放領域の創出である。
【0033】
上に説明したような開放領域に加えて、成形ないし変形により、特に冷間成形により、開放領域と向かい合う側に別の開口部、たとえばテーパ状の開口部を穿設することができる。
【0034】
開放領域ないし開放領域および/または別の開口部の穿設後、開放領域ないし別の開口部の領域に打抜き工具が挿入され、打抜きによって貫通孔が作成される。リング状またはプレート状の部材の厚みは、打抜かれるべき貫通孔の領域で、好ましくは1.5mmから4.5mmの値まで低限しているのが好ましい。
【0035】
成形プロセスと打抜き工具によって、テーパ状に延びる貫通孔が切削加工なしで製作されると特別に好ましい。
【0036】
上に説明した方法の利点は、金属・固定材料ブッシングで用いられるリング状またはプレート状の部材の製作が、どの異なる方法ステップでも実質的に同じ時間インターバルで行われるという点にある。このことは、成形、特に冷間成形のステップ、開放開口部ないし開放領域ないし別の開口部を穿設するステップ、ならびにリング状またはプレート状の部材に貫通孔を打抜くステップが、実質的に同じ時間を要することを意味している。このようにして、線状の材料を出発点としてさまざまに異なる作業ステーションで、すなわち冷間成形の作業ステーション、開放開口部を穿設する作業ステーション、および打抜きの作業ステーションで、実質的に等しい作業サイクルにより、貫通孔を備えるリング状またはプレート状の部材を製造することが可能である。たとえば従来技術のように、切削加工で製作もしくは成形されるリング状またはプレート状の部材が、打抜きプロセスによる穴ではなく穿孔プロセスにより穿設することが必要であると、穿孔ステップが成形よりもはるかに長い時間を要することになり、そのためにリング状またはプレート状の部材の製造が、上述した成形法と比べて少なくとも2倍の時間を要することになる。
【0037】
本発明によるリング状またはプレート状の部材のさらに別の利点は、上述した製造法では廃棄材料が発生せず、もしくはせいぜい非常にわずかな廃棄材料しか発生しないことである。したがって特別に効率的な製造を行うことができる。
【0038】
上に述べたとおり、プレート状の部材は鋼材、特に1重量%から5重量%の範囲内の、特に2.0重量%から4重量%の範囲内の銅割合を含むステンレス鋼でできていると好ましい。このような種類の材料は、リング状またはプレート状の部材ないし基体を成形により、たとえば線材料から製造できるようにすることを可能にする。その場合、上に挙げた銅割合を含む鋼線材からまず一片が切り取られる。次のステップで、これが成形によって、たとえば据込みによって、プレート状の部材の所望の形状にされる。このことは、材料がある程度の弾性を有している場合にのみ可能であり、このことは、上記の銅割合によって実現される。上述した成形により、材料は非常に強く圧縮ないし硬化される。
【0039】
ただし材料は、特に冷間成形である成形によって加工されるというだけでなく、たとえばエアバッグ点火装置のための用途では、ブッシング開口部での固定材料の確実な保持をも可能にする。その目安となるのは、特に点火装置での用途の場合、固定材料に機械的に作用する押出力である。押出力の大きさについては数多くの工業規格があり、たとえば1350バールまたは1360バールから1500バールおよび1600バールおよび1750バール、さらには2000バールまたは2500バールまたは3000バールにまで及ぶ。上記の数値は押出力と対応する圧力表記であり、上に説明した方法によって流体静力学式に測定される。点火装置としての用途では、これは関連する爆発圧力に相当している。
【0040】
さらに材料は、点火キャップを取り付けるのに広く用いられる方法である、確実なレーザ溶接可能性を保証しなければならない。
【0041】
開放領域は、貫通孔の打抜き加工性を可能にするだけではないことが判明している。開放領域でのリング状またはプレート状の部材の厚みの低減は、たとえば爆発圧力による圧力付勢のときに、部材の局所的な撓曲も促進する。発明者らは、このような撓曲が必ずしも不都合なわけではなく、貫通孔の中の固定材料の引抜き抵抗性を高めることさえあることを見出しており、これは特に、相対運動を防止する上記の手段を貫通孔が有している場合である。
【0042】
このことは次のように説明することができる。開放領域およびこれに伴って開放開口部が部材の圧力と反対側にあるとき(特に下面)、たとえば点火装置の点火時や押出力の測定時に発生する圧力は、部材の上面全体に作用する。部材の撓曲は、特に材料の強度と厚みに依存して決まる。開放領域外部の領域では、本発明による部材の材料は、本来は撓曲が起こり得ない程度の硬さと厚みを有している。しかし開放領域の厚みが低減した領域では局所的な撓曲が生じ、これが上面での材料の圧縮および下面での伸長につながる。その結果として、貫通孔は傾向的に上側領域(すなわち圧力のほうを向く側)で押し縮められ、下面では拡張することになる。固定材料(および好ましくはその中の金属ピン)が貫通孔の中にあると、上側領域では横からの圧力が貫通孔すなわち固定材料のガラス接合領域の表面に対して垂直方向に及ぼされ、それと同時にガラス接合された金属ピンにも及ぼされる。このような局所的なプレス圧力を、貫通孔からの固定材料の引抜力のかなりの増大につなげることができる。こうした増大は、貫通孔が(押し縮められる)上側領域で、(拡張される)下側領域よりも大きい直径を有することによって、いっそう高めることができる。異なる直径は、好ましくは貫通孔の段部またはテーパ状の形状によって具体化される、相対運動を防止する手段であるのが好ましい。
【0043】
さらに、開放領域におけるリング状またはプレート状の部材の厚みの低減は、この部材と、たとえば点火装置や圧力センサのカバーキャップである他の部材との溶接性を向上させることができる。すなわち開放領域での部材の厚みの低減により、この部材は、開放領域に比べて大きい厚みをもつ周回するリング状の領域を有することになる。たとえば点火装置や圧力センサを製造するとき、通常、貫通孔にガラス接合された金属ピンがリング状またはプレート状の部材に存在している。同様に、部材の底面に第2の導体が取り付けられていてよい。カバーキャップは、通常、部材の外側円周領域に溶着される。カバーキャップを溶接するときに、必然的に熱が部材に注入される。このとき、こうした熱注入によって固定材料としてのガラスが損傷しないように配慮しなくてはならない。開放領域によって生じる周回するリング状の領域は、注入された熱を再び放射することができ、そのようにして固定材料の温度負荷を低減する広い表面を有している。すなわち、このリング状の領域は溶接のときにいわば溶接縁部として作用する。簡素化される溶接性により、部材を仕上げ加工して最終製品にするときの不良品を減らして、プロセス安定性を高めることができる。
【0044】
リング状またはプレート状の部材を製造する上述した方法のほか、このような種類のリング状またはプレート状の部材を基体として備える金属・固定材料ブッシングを製造する方法においては、まずリング状またはプレート状の部材が上述したように製作される。次いで、たとえばガラス栓であってよい固定材料に金属ピンを溶融接合する。次いで、ガラス栓を金属ピンとともに貫通孔へ挿入し、ガラスおよび本例ではリング状またはプレート状の部材である金属リングを加熱し、それにより、冷却後に金属が本例ではガラス栓である固定材料に焼き嵌めされる。
【0045】
2つの金属ピンが設けられた金属・固定材料ブッシングを製造する方法が好ましい。プレート状の部材の貫通孔は実質的に中央部に配置されているので、両方の金属ピンは湾曲して施工される。一方の金属ピンはガラス栓の貫通孔へ絶縁をするように挿通され、それに対して他方の金属ピンはアースピンとして構成されて、たとえば硬ろう付けによって基体と導電接続されるのが好ましい。
【0046】
次に、本発明の解決法について図面を参照しながら説明するが、これに限定をするわけではない。具体的には図面に次のものが示されている:
【図面の簡単な説明】
【0047】
【図1a】図1aは、本発明によるリング状またはプレート状の部材である。
【図1b】図1bは、本発明によるリング状またはプレート状の部材である。
【図1c】図1cは、本発明によるリング状またはプレート状の部材である。
【図2a】図2aは、従来技術に基づくリング状またはプレート状の部材である。
【図2b】図2bは、従来技術に基づくリング状またはプレート状の部材である。
【図2c】図2cは、従来技術に基づくリング状またはプレート状の部材である。
【図3a】図3aは、本発明による金属・固定材料ブッシングである。
【図3b】図3bは、本発明による金属・固定材料ブッシングである。
【図3c】図3cは、本発明による金属・固定材料ブッシングである。
【図4a】図4aは、従来技術に基づく金属・固定材料ブッシングである。
【図4b】図4bは、従来技術に基づく金属・固定材料ブッシングである。
【図4c】図4cは、従来技術に基づく金属・固定材料ブッシングである。
【図5a】図5aは、本発明によるリング状またはプレート状の部材を製造する方法である。
【図5b】図5bは、本発明によるリング状またはプレート状の部材を製造する方法である。
【図5c】図5cは、本発明によるリング状またはプレート状の部材を製造する方法である。
【図5d】図5dは、本発明によるリング状またはプレート状の部材を製造する方法である。
【図6a】図6aは、リング状またはプレート状の本体の金属組織断面の位相線の、成形で製造したときと切削加工で製造したときとの対比である。
【図6b】図6bは、リング状またはプレート状の本体の金属組織断面の位相線の、成形で製造したときと切削加工で製造したときとの対比である。
【発明を実施するための形態】
【0048】
図1a−1cには、基本的に金属・固定材料ブッシングの基体として利用される、本発明によるリング状またはプレート状の形成物ないし部材が示されている。リング状またはプレート状の部材1は、図1bに平面図で示すように、実質的に円形の外側輪郭3を有している。リング状またはプレート状の本体1は成形プロセスによって、特に冷間成形プロセスによって、たとえば線材から製造されるのが好ましい。その場合、線材からまず一片が切り取られ、これに続いてその断片が成形法により、特に据込みにより、図1bに平面図、図1cに裏面14から見た三次元の図として示すように、円形または円状の形態にされる。
【0049】
これに続いて、成形された部品1にたとえばパンチによって開放領域5が穿設される。パンチで開放領域を穿設するとき、変形した材料がパンチの周りで流動する。
【0050】
方法ステップの順序は一例にすぎない。別案として、まず開放領域を穿設し、開放領域を備えているリング状の部材を成形により、特に冷間成形により、所望の形状にすることもできる。
【0051】
裏面14から見た図1bの平面図に示すように、同じく実質的に円形である開放領域の高さないし厚みはHFである。
【0052】
成形によって得られるリング状の部材全体の厚みはDである。すなわち材料は、リング状の本体の回転軸Rに対して実質的に中央に貫通孔が穿設される領域で脆弱化されて、それにより、貫通孔10がリング状の部材1に貫通されなければならない中実材料はDRだけとなる。リング状の本体の厚みDは、開放領域の穿設によって、20%から60%、特に30%から50%低減するのが好ましい。高さないし厚みHFのただ1つの開放領域が存在している場合、高さないし厚みHFはリング状またはプレート状の本体の厚みdの20%から60%、特に30%から50%である。リング状またはプレート状の部材の厚みDは3.5mmから6mmの間で、また打抜かれるべき領域の厚みDRは1.5mmから4.5mmの間で、それぞれ変動するのが好ましい。金属・固定材料ブッシングでリング状の部材1が使用される場合、貫通孔10には金属ピンがたとえばガラス栓のような固定材料へ挿入される。そしてガラス栓は貫通孔の壁部に当接する。圧力が高いときでも、ガラス栓にガラス接合された金属ピンが貫通孔10から押し出されるのを防止するために、プレート状の部材1の前面12の裏面14に対する相対運動を防止するための手段が設けられている。本実施例ではこのことは、貫通孔が少なくとも領域20にわたってテーパ状に延びていることによって実現される。
【0053】
図2a−2cは、図1a−1cとの比較で、従来技術に基づくリング状またはプレート状の部材を示している。
【0054】
従来技術に基づくリング状またはプレート状の部材100は切削加工で製作され、または、たとえば線材の一区域から成形されたコンポーネントとして得られるものである。
【0055】
コンポーネント100には、金属ピンのガラス接合のために貫通孔110が穿設される。図1aとは異なり、リング状またはプレート状の本体で金属・固定材料ブッシングのために製作されるリング状またはプレート状の基体に穿設される貫通孔110は偏心的に、すなわち、回転軸Rに対してオフセットされた状態で、穿設される。偏心的な配置に基づき、および、貫通孔が貫通しなければならない非常に大きい厚みDSに基づき、冷間成形されたリング状またはプレート状の部材100から貫通孔を打抜くことは不可能である。むしろ貫通孔110は、たとえば4.5mmの厚みDSをもつ基体に、穿孔によって穿設される。これは打抜きステップと比べて大幅に高いコストのかかる方法であり、特にこのような種類の穿孔は、成形によるリング状またはプレート状のコンポーネントないし部材の製作よりもはるかに長い時間を要する。穿孔が必要とされる理由は、特に、成形プロセスによって材料が強く圧縮されるために、単純な打抜きが可能ではないからである。図2bは、従来技術に基づくプレート状の部材100の平面図を示しており、図2cは三次元の図を示している。偏心的に配置された貫通孔110が、図面に明らかに認められる。
【0056】
図3aから3cには、本発明による図1a−1cのリング状の部材の特にエアバッグ点火装置用の金属・固定ブッシングでの利用法が示されている。ここで図3aは図1aに準ずる断面図を示しており、図3bは図1bに準ずる平面図を示しており、図3cは裏面14から見た図1cに準ずる斜視図を示している。
【0057】
図1aおよび1cと同じ構成部分には、同じ符号が付されている。
【0058】
リング状の部材1が明らかに認められる。さらに、たとえば成形されたリング状またはプレート状の部材1からパンチを用いて押し抜かれた開放領域5を見ることができる。パンチ加工部の上方には、本例ではテーパ状の形状20を有する、厚さDRの残留材料から打抜かれた貫通孔10が見られる。図3a−3cの実施例では貫通孔の長さ全体にわたってテーパ形状が穿設されているが、別案の実施形態では、テーパ形状は貫通孔の長さの一部にわたってのみ延びており、すなわち貫通孔はその場合、テーパ状の区域とこれに後続するテーパ状でない区域との2つの区域を有している。テーパ状の区域はたとえば成形ないし変形によって作成することができ、テーパ状でない区域は打抜きによって作成することができる。
【0059】
別案として、切削加工法で材料剥離によって、たとえば穿孔および/またはフライス加工によって、開放領域を製作することも同様に可能である。同様に、まず上に説明したプロセスによる成形で開放領域を予備成形し、次いで、フライス加工および/または穿孔のような切削加工法によって最終成形をすることによって、各方法を組み合わせることも可能である。このように開放領域という概念は、本発明の意味においては、それが製作される種類に関わりなく用いている。特にこの概念は、成形による製作と、フライス加工および/または穿孔のような切削加工法による製作とを含んでいる。このように、この概念は開放穿孔穴とも同義で用いることができる。
【0060】
リング状またはプレート状の部材は、全部で2つの金属ピン50,52を備える金属・固定材料ブッシングのためのベースとしての役目をする。金属ピン50は、本例ではガラス材料であるが、ガラスセラミック材料またはセラミック材料であってもよい固定材料60の中で、リング状またはプレート状の基体1に対して絶縁されて、前面から裏面へと挿通されるのに対して、第2の金属ピン52はアースピンとしての役目をする。そのために第2の金属ピン52は、リング状またはプレート状の本体1と直接的に結合されている。金属ピン50と金属ピン52はいずれも湾曲して施工されている。両方の金属ピンの湾曲部は符号54ないし56が付されており、明らかに認めることができる。
【0061】
さらに金属ピン50は、ガラス栓に係合し、そのようにして、金属ピンがガラス接合されたガラス栓60から圧力が高いときでも金属ピンが押し出されるのを防止する手段62を金属ピン50自体に備えている。
【0062】
固定材料10への金属ピン50のガラス接合は溶融接合によって行われる。金属ピンが固定材料に溶融接合されるとただちに、ガラス栓が金属ピンとともに貫通孔10へ挿入される。次いで、ガラス栓がリング状またはプレート状の部材とともに、すなわち基体とともに加熱され、それにより、冷却後にリング状またはプレート状の部材の金属が固定材料へ、本例ではガラス材料へ焼き嵌めされ、これは金属ピンがガラス栓に挿入される先ほどのガラス栓の製作と同様である。アースとしての役目をする金属ピン52は、たとえば硬ろう付けによって、プレート状の部材と導電接続されている。はんだ付け個所は符号70が付されている。
【0063】
図3bは、本発明による金属・固定材料ブッシングを裏面14から見た平面図を示している。リング状またはプレート状の部材1の中央のブッシング10が、この平面図に明らかに認められる。さらに、湾曲した金属ピン50ないし52が明らかに認められる。特に金属ピン50に明らかに見られるとおり、金属ピンはその端部72のところでリング状またはプレート状の基体の中心Rに対してオフセットされており、すなわち湾曲している。このことは金属ピン52にも該当する。湾曲したピンは、図3cの図面にもはっきりと見ることができる。金属・固定材料ブッシング全体の図3cの図は、特に、金属ピンのはんだ付け領域70や、リング状またはプレート状の基体の開放領域5も示している。開放領域5を有する、本発明による基体としてのリング状またはプレート状の部材を備える金属・固定材料ブッシングに特徴的なのは、基体への金属ピンのガラス接合部20が部分領域のみで行われており、すなわち貫通孔の厚みDRのみで行われており、基体の全体厚みDにわたって行われていないことである。それと対照的に図4a−4cに示す従来技術に基づく金属・固定材料ブッシングのガラス接合は、図2a−2cに示すように、リング状またはプレート状の成形された基体の厚みDS全体にわたって行われている。ガラス接合160は、同じくリング状またはプレート状の部材の貫通孔110で金属ピン150とともに行われている。金属ピン150がガラス接合部160へ挿入されているのに対して、金属ピン152はリング状またはプレート状の基体100にはんだ付けされている。金属ピン150および金属ピン152の両方のピンは、直線状に施工されている。
【0064】
図4bは、図4aの金属・固定材料ブッシングの平面図を示している。図4aと同じ構成部分には同じ符号が付されている。明らかに見られるように、金属ピン150,152は湾曲した構造を有していない。図4cは、図4a−4bの構成部分を裏面114から見た斜視図である。
【0065】
図5aには、プレート状の部材の製造方法の実施形態のさまざまなステーションが示されている。第1のステーションでは、線状の材料1000からブランク1010が切り出され、ないしは切り取られる。第2のステップでは、すなわち、切り取られたブランクが製造プロセスへ搬送される第2のステーションでは、ブランク1010が据込みによって成形され、特に冷間成形され、これは外側寸法が、加工されるべきリング状またはプレート状の部材が有さなくてはならない外側寸法に相当するまで行われる。このとき相対的な幾何学寸法が改変され、本例ではブランクは据込みによって幅が広くなる。これに続く第3のステーションでは、変形されたプレート状の部材1020が圧力103をもってパンチ1040に対して押圧される。リング状またはプレート状の部材の材料は、リング状またはプレート状の部材がパンチに対して押圧される圧力に基づき、パンチを取り囲む。それによってパンチの領域でプレート状の部材から材料が取り除かれ、第4のステーションに示す開放開口部ないし開放領域1050を備えるプレート状の部材が残る。上述した各方法ステップの順序の記述は一例にすぎない。まず初めにブランクに開放開口部を穿設し、これに引き続いて成形を行うこともできる。ステーション2での成形ステップと、たとえばステーション3での成形による開放領域の穿設とを、たとえばステーション2のただ1つのステーションで行うことも可能であろう。そうすればステーション3は不要である。
【0066】
開放領域により、リング状またはプレート状の部材の領域1060では、プレート状の部材の厚みDが大幅に低減されており、すなわち厚みDRまで低減している。このときリング状またはプレート状の部材の厚みは20%から60%、特に30%から50%低減され、すなわち、厚みDRは厚みDの80%から40%、好ましくは70%から60%である。そして第5の方法ステップで、打抜き工具1060が開放開口部へ挿入されて、打抜きステップにより、低減された厚みのリング状またはプレート状の部材にたとえばテーパ状の貫通孔1070が貫通される。それにより実質的に、第5のステーションに図示するような、開放開口部と貫通孔とを備えるリング状またはプレート状の部材が得られる。本発明による方法は、上述した各々のステーションについて、すなわち線状の基本材料の切断、成形、開放開口部ないし開口領域の穿設、および厚みが低減したプレート状の部材からの貫通孔の打抜きについて、各加工ステップの実質的に等しいサイクル時間が生じることを特徴としている。それにより、本発明による方法を非常に高度に自動化することが可能である。
【0067】
図5bおよび5cには、成形によって開放領域および/または別の開口部を穿設するために原則として可能な一例としての2通りの方法が示されている。図5bでは、図5aの第3のステップと同じく、リング状またはプレート状の部材1020がパンチ1040に対して押圧され、それによって材料がパンチの周りに流動し、それに基づいて開放開口部および/または別の開口部が生じる。別案として、図5cに示すように、プレート状の基体1020がパンチ1040に対して押圧されるのでなく、逆にパンチ1040を、リング状またはプレート状の基体1020に押し付けることも可能であろう。その場合には圧力は、リング状またはプレート状の本体のパンチと向かい合う側で材料を押し出す。その結果、やはり開放領域および/または別の開口部をそなえるリング状またはプレート状の部材が得られる。
【0068】
図5dには、開放領域1050に追加して、向かい合う側2050に別の開口部2100が穿設された後に、生じた残留厚みRDが打抜かれる方法が示されている。図5a−5cと同じ構成部分には同じ符号が使われている。好ましくはテーパ状であってよい別の開口部は成形によって、たとえばパンチを用いて穿設されるのが好ましい。しかしながら、第2のステーションで成形時にすでに開放領域1050および開放領域1050に向かい合う側2050に好ましくはテーパ状の別の開口部2100が特に同じく成形によって穿設されれば、上記が必要なくなるので特別に好ましい。このことは、1つの方法ステップしか必要ないという利点がある。別の開口部を穿設することで、あとは別の開口部2100と開放領域1050の間にある残留厚みRDを打抜きステーションで貫通させて、金属ピンが挿入される貫通孔を準備するだけでよい。その場合、図に明らかに認められるように、たとえば貫通孔2200は2つの領域を有しており、すなわちテーパ状の領域ないしテーパ状の開口部2100と、打抜かれた領域2300とを有している。このように、この別案の方法によってテーパ状の開口部を特別に簡単に、すなわち好ましくは成形ステップでの成形によって、作成することができる。当然ながら、図5aの方法と同じくまずブランクをステーション2で据込みし、次いで当該ステップで、開放穴および/または別の開口部を作成することもできる。貫通されるべき残留厚みRDは全体厚みDの10%から70%であり、好ましくはリング状またはプレート状の部材の全体厚みDの30%から50%である。
【0069】
図6aには、図1aに示すような、成形法と打抜き法で製作されたリング状またはプレート状の部材1の金属組織断面が示されている。
【0070】
図1aと同じ構成部分には同じ符号が付されている。
【0071】
図6aの金属組織断面から明らかにわかるとおり、本発明の方法により製作されたリング状またはプレート状の部材1は、領域1600で成形プロセスにより湾曲した構造線/流動線1500を特徴としている。
これと対照的に図6bは、特に旋削部品である、切削加工により製作されたコンポーネント100を示している。同じく構造線/流動線2000が描き込まれている。これらの構造線/流動線2000は実質的に平行であり、リング状ないしプレート状の部材100が図6bに示すように製作された棒材料と同じ方向に向いている。貫通孔110はコンポーネント100から穿孔でくり抜かれている。
【0072】
本発明により、簡単な仕方で製造することができ、従来技術に基づく金属・固定材料ブッシングとの適合性を特徴とし、それによって従来型の点火装置ないしエアバッグへの組付が可能であるリング状またはプレート状の部材が初めて提供される。特に本発明により、実績のある既存の点火装置デザインのための金属・固定材料ブッシングを、いっそう省材料的に製造することが可能である。特に、相対運動を防止する手段を備えた貫通孔の一実施形態であるテーパ状の貫通孔を、特別に簡単な仕方で製作することができる方法が提供される。さらに、プレート状の部材を簡単な仕方で製作することができる方法が提供される。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
特にエアバッグやベルトテンショナの点火装置のように高い圧力を受ける装置の特に金属・固定材料ブッシングのためのリング状またはプレート状の部材(1)において、
貫通孔(10)を有しており、前記貫通孔(10)はリング状またはプレート状の前記部材(1)の実質的に中央部に配置されており、プレート状の前記部材(1)は厚み(D)を有している、リング状またはプレート状の部材において、
リング状またはプレート状の前記部材(1)は前記貫通孔(10)の領域に開放領域(5)を有しており、リング状またはプレート状の前記部材(1)は前記開放領域(5)で少なくとも前記開放領域(5)の高さ(HF)だけ低減された厚み(DR)を有しており、該厚みは、低減された厚み(DR)をもつリング状またはプレート状の前記部材から前記貫通孔を打抜くことができるように選択されていることを特徴とするリング状またはプレート状の部材。
【請求項2】
リング状またはプレート状の前記部材の厚み(D)は前記開放領域で20%から90%、特に30%から70%、好ましくは40%から50%低減されることを特徴とする、請求項1に記載のリング状またはプレート状の部材。
【請求項3】
プレート状の前記部材の厚み(D)は3.5mmよりも大きく、特に3.5mmから6.0mmの範囲内であり、および/または低減された厚み(DR)は1.5mmから4.5mmの範囲内、好ましくは2.0mmから2.6mmの範囲内にあり、および/または残留厚み(RD)は0.35mmから4.2mmの範囲内、好ましくは1.1mmから3.0mmの範囲内にあることを特徴とする、請求項1に記載のリング状またはプレート状の部材。
【請求項4】
リング状またはプレート状の前記部材は鋼材でできており、特に1重量%から5重量%、特に2.0重量%から4重量%の銅割合を含む特殊鋼でできていることを特徴とする、請求項1から3のいずれか1項に記載のリング状またはプレート状の部材。
【請求項5】
リング状またはプレート状の前記部材は実質的に丸形、特に円形の外側形状(3)を有しており、変形法ないし成形法により、好ましくは冷間成形により、線状の部材から得られることを特徴とする、請求項1から4のいずれか1項に記載のリング状またはプレート状の部材。
【請求項6】
前記貫通孔(10)は相対運動を防止する手段を有しており、好ましくは実質的にテーパ状の形状(20)を少なくとも部分的に有していることを特徴とする、請求項1から5のいずれか1項に記載のリング状またはプレート状の部材。
【請求項7】
特にエアバッグやベルトテンショナの点火装置のように高い圧力を受ける装置の金属・固定材料ブッシングにおいて、
固定材料(60)の基体の開口部に配置された金属ピン(50)を有している、金属・固定材料ブッシングにおいて、
前記基体は請求項1から6のいずれか1項に記載のリング状またはプレート状の前記部材(1)であり、前記金属ピン(50)のための開口部はリング状またはプレート状の前記部材(1)の前記貫通孔(10)であることを特徴とする金属・固定材料ブッシング。
【請求項8】
前記金属ピン(50)は湾曲して施工されていることを特徴とする、請求項7に記載の金属・固定材料ブッシング。
【請求項9】
前記金属・固定材料ブッシングは、好ましくはアースピンとして構成されて前記基体と導電接続された別の金属ピン(52)を含んでいることを特徴とする、請求項7から8のいずれか1項に記載の金属・固定材料ブッシング。
【請求項10】
請求項7から9のいずれか1項に記載の金属・固定材料ブッシングの利用法において、下記の分野すなわち、
エアバッグの点火装置
ベルトテンショナの点火装置のための利用法。
【請求項11】
特に請求項1から6のいずれか1項に記載された、貫通孔を備える、特にエアバッグやベルトテンショナの点火装置のように高い圧力を受ける装置の特に金属・固定材料ブッシングのためのリング状またはプレート状の部材を製造する方法において、
特に線状の材料からなるブランク(1000)を準備し、前記ブランク(1000)を加工して、前記ブランク(1000)から成形されたリング状またはプレート状の部材(1010)に貫通孔(1070)を打抜きにより穿設できるようにする方法。
【請求項12】
前記ブランク(1000)の加工は成形を含んでおり、好ましくは冷間成形、特に据込みを含んでいることを特徴とする、請求項11に記載の方法。
【請求項13】
開放領域(1050)および/または好ましくはテーパ状の開口部(2100)である別の開口部を穿設するために前記ブランク(1000)またはリング状またはプレート状の部材(1010)がパンチ(1040)に対して押圧され、前記ブランク(1000)またはリング状またはプレート状の部材(1010)の材料が前記パンチの周りに流動し、
または、
開放領域(1050)および/または好ましくはテーパ状の開口部(2100)である別の開口部を穿設するためにパンチ(1040)が前記ブランク(1000)またはリング状またはプレート状の部材(1010)の一方の側に対して押圧され、前記ブランク(1000)またはリング状またはプレート状の部材(1010)の材料がプレート状の部材の向かい合う側で押し出されることを特徴とする、請求項1から12のいずれか1項に記載の方法。
【請求項14】
開放領域(1050)および/または好ましくはテーパ状の開口部(2100)である別の開口部の穿設後に前記開放領域に打抜き工具(1060)が挿入されて、貫通孔(1070)を打抜きにより準備することを特徴とする、請求項1から13のいずれか1項に記載の方法。
【請求項15】
金属・固定材料ブッシングを製造する方法において、次の各ステップを含んでおり、すなわち、
請求項11から14のいずれか1項に記載のプレート状の本体を製作し、
固定材料(60)に挿入された少なくとも1つの金属ピンを含む固定材料(60)を製作し、
前記固定材料(60)を前記金属ピン(50)とともにプレート状の前記部材(1,1010)の貫通孔(10,1070)へ挿入し、
プレート状の前記部材(1,1010)と前記固定材料(60)を軟化させ、引き続いて冷却し、それにより前記固定材料とプレート状の前記部材の材料との間で摩擦接合式の結合部が形成される方法。
【請求項1】
特にエアバッグやベルトテンショナの点火装置のように高い圧力を受ける装置の特に金属・固定材料ブッシングのためのリング状またはプレート状の部材(1)において、
貫通孔(10)を有しており、前記貫通孔(10)はリング状またはプレート状の前記部材(1)の実質的に中央部に配置されており、プレート状の前記部材(1)は厚み(D)を有している、リング状またはプレート状の部材において、
リング状またはプレート状の前記部材(1)は前記貫通孔(10)の領域に開放領域(5)を有しており、リング状またはプレート状の前記部材(1)は前記開放領域(5)で少なくとも前記開放領域(5)の高さ(HF)だけ低減された厚み(DR)を有しており、該厚みは、低減された厚み(DR)をもつリング状またはプレート状の前記部材から前記貫通孔を打抜くことができるように選択されていることを特徴とするリング状またはプレート状の部材。
【請求項2】
リング状またはプレート状の前記部材の厚み(D)は前記開放領域で20%から90%、特に30%から70%、好ましくは40%から50%低減されることを特徴とする、請求項1に記載のリング状またはプレート状の部材。
【請求項3】
プレート状の前記部材の厚み(D)は3.5mmよりも大きく、特に3.5mmから6.0mmの範囲内であり、および/または低減された厚み(DR)は1.5mmから4.5mmの範囲内、好ましくは2.0mmから2.6mmの範囲内にあり、および/または残留厚み(RD)は0.35mmから4.2mmの範囲内、好ましくは1.1mmから3.0mmの範囲内にあることを特徴とする、請求項1に記載のリング状またはプレート状の部材。
【請求項4】
リング状またはプレート状の前記部材は鋼材でできており、特に1重量%から5重量%、特に2.0重量%から4重量%の銅割合を含む特殊鋼でできていることを特徴とする、請求項1から3のいずれか1項に記載のリング状またはプレート状の部材。
【請求項5】
リング状またはプレート状の前記部材は実質的に丸形、特に円形の外側形状(3)を有しており、変形法ないし成形法により、好ましくは冷間成形により、線状の部材から得られることを特徴とする、請求項1から4のいずれか1項に記載のリング状またはプレート状の部材。
【請求項6】
前記貫通孔(10)は相対運動を防止する手段を有しており、好ましくは実質的にテーパ状の形状(20)を少なくとも部分的に有していることを特徴とする、請求項1から5のいずれか1項に記載のリング状またはプレート状の部材。
【請求項7】
特にエアバッグやベルトテンショナの点火装置のように高い圧力を受ける装置の金属・固定材料ブッシングにおいて、
固定材料(60)の基体の開口部に配置された金属ピン(50)を有している、金属・固定材料ブッシングにおいて、
前記基体は請求項1から6のいずれか1項に記載のリング状またはプレート状の前記部材(1)であり、前記金属ピン(50)のための開口部はリング状またはプレート状の前記部材(1)の前記貫通孔(10)であることを特徴とする金属・固定材料ブッシング。
【請求項8】
前記金属ピン(50)は湾曲して施工されていることを特徴とする、請求項7に記載の金属・固定材料ブッシング。
【請求項9】
前記金属・固定材料ブッシングは、好ましくはアースピンとして構成されて前記基体と導電接続された別の金属ピン(52)を含んでいることを特徴とする、請求項7から8のいずれか1項に記載の金属・固定材料ブッシング。
【請求項10】
請求項7から9のいずれか1項に記載の金属・固定材料ブッシングの利用法において、下記の分野すなわち、
エアバッグの点火装置
ベルトテンショナの点火装置のための利用法。
【請求項11】
特に請求項1から6のいずれか1項に記載された、貫通孔を備える、特にエアバッグやベルトテンショナの点火装置のように高い圧力を受ける装置の特に金属・固定材料ブッシングのためのリング状またはプレート状の部材を製造する方法において、
特に線状の材料からなるブランク(1000)を準備し、前記ブランク(1000)を加工して、前記ブランク(1000)から成形されたリング状またはプレート状の部材(1010)に貫通孔(1070)を打抜きにより穿設できるようにする方法。
【請求項12】
前記ブランク(1000)の加工は成形を含んでおり、好ましくは冷間成形、特に据込みを含んでいることを特徴とする、請求項11に記載の方法。
【請求項13】
開放領域(1050)および/または好ましくはテーパ状の開口部(2100)である別の開口部を穿設するために前記ブランク(1000)またはリング状またはプレート状の部材(1010)がパンチ(1040)に対して押圧され、前記ブランク(1000)またはリング状またはプレート状の部材(1010)の材料が前記パンチの周りに流動し、
または、
開放領域(1050)および/または好ましくはテーパ状の開口部(2100)である別の開口部を穿設するためにパンチ(1040)が前記ブランク(1000)またはリング状またはプレート状の部材(1010)の一方の側に対して押圧され、前記ブランク(1000)またはリング状またはプレート状の部材(1010)の材料がプレート状の部材の向かい合う側で押し出されることを特徴とする、請求項1から12のいずれか1項に記載の方法。
【請求項14】
開放領域(1050)および/または好ましくはテーパ状の開口部(2100)である別の開口部の穿設後に前記開放領域に打抜き工具(1060)が挿入されて、貫通孔(1070)を打抜きにより準備することを特徴とする、請求項1から13のいずれか1項に記載の方法。
【請求項15】
金属・固定材料ブッシングを製造する方法において、次の各ステップを含んでおり、すなわち、
請求項11から14のいずれか1項に記載のプレート状の本体を製作し、
固定材料(60)に挿入された少なくとも1つの金属ピンを含む固定材料(60)を製作し、
前記固定材料(60)を前記金属ピン(50)とともにプレート状の前記部材(1,1010)の貫通孔(10,1070)へ挿入し、
プレート状の前記部材(1,1010)と前記固定材料(60)を軟化させ、引き続いて冷却し、それにより前記固定材料とプレート状の前記部材の材料との間で摩擦接合式の結合部が形成される方法。
【図1a】
【図1b】
【図1c】
【図2a】
【図2b】
【図2c】
【図3a】
【図3b】
【図3c】
【図4a】
【図4b】
【図4c】
【図5a】
【図5b】
【図5c】
【図5d】
【図6a】
【図6b】
【図1b】
【図1c】
【図2a】
【図2b】
【図2c】
【図3a】
【図3b】
【図3c】
【図4a】
【図4b】
【図4c】
【図5a】
【図5b】
【図5c】
【図5d】
【図6a】
【図6b】
【公開番号】特開2012−63129(P2012−63129A)
【公開日】平成24年3月29日(2012.3.29)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−203837(P2011−203837)
【出願日】平成23年9月16日(2011.9.16)
【出願人】(504299782)ショット アクチエンゲゼルシャフト (346)
【氏名又は名称原語表記】Schott AG
【住所又は居所原語表記】Hattenbergstr.10,D−55122 Mainz,Germany
【公開日】平成24年3月29日(2012.3.29)
【国際特許分類】
【出願日】平成23年9月16日(2011.9.16)
【出願人】(504299782)ショット アクチエンゲゼルシャフト (346)
【氏名又は名称原語表記】Schott AG
【住所又は居所原語表記】Hattenbergstr.10,D−55122 Mainz,Germany
[ Back to top ]