(57)【要約】      （修正有）【課題】接地連結が安定で耐用年数が長い点火ユニットを提供する。【解決手段】少なくとも１本の導電性ピン１と、環状凹所を残すことによりピン１を囲む金属リング２．１を含むピン保持体２と、環状凹所内の絶縁充填物２．２と、金属リング２．１とピン１との間の導電性ブリッジ２．３または半導体ブリッジと、ピン保持体２の一方の面側に連結され、推進薬を収容する密封キャップ３と、密封キャップ３から離れた端部で金属リング２．１とプラス方式またはマイナス方式で連結でき、操作中にピン１と導電連結するプラグ５と、被覆物がプラグ５と金属リング２．１との間で低い電気抵抗を有する相互の連結の間の区域で被覆物が設けられる金属リング２．１またはプラグ５の２つの要素の内の少なくとも一方の要素。【選択図】図１
2004333119.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１本の導電性ピン（１）と、
環状凹所を残すことによりピン（１）を囲む金属リング（２．１）を含むピン保持体（２）と、
環状凹所内の絶縁充填物（２．２）と、
金属リング（２．１）とピン（１）との間の導電性ブリッジ（２．３）または半導体ブリッジと、
ピン保持体（２）の一方の面側に連結され、推進薬を収容する密封キャップ（３）と、
密封キャップ（３）から離れた端部で金属リング（２．１）とプラス方式またはマイナス方式で連結でき、操作中にピン（１）と導電連結するプラグ（５）と、
被覆物がプラグ（５）と金属リング（２．１）との間で低い電気抵抗を有する相互の連結の間の区域で被覆物が設けられる金属リング（２．１）またはプラグ（５）の２つの要素の内の少なくとも一方の要素と、
５Ωより小さいプラグ（５）と金属リング（２．１）との間の電気接触抵抗と、
少なくとも、スリーブ（５．２）として配置され金属リング（２．１）に接近するプラグ（５）の端部と、
スリーブに接近するプラグ（５）の端部を把持するスリーブ（５．２）と、
互いにスナップ差込み結合を形成するスリーブ（５．２）およびプラグ（５）と、
を備えた推進薬を点火する電気点火ユニット。
【請求項２】
ピン（１）と金属リング（２．１）との間の充填物は、ガラスまたはセラミック材料またはプラスチックまたは他の絶縁材料からなることを特徴とする請求項１に記載の電気点火ユニット。
【請求項３】
密封キャップ（３）は、プラグ（５）から離れる金属リング（２．１）の端部に押され、前記端部と隙間のないシートを形成することを特徴とする請求項１または請求項２のいずれか１項に記載の電気点火ユニット。
【請求項４】
ピン保持体（２）、プラグ（５）および密封キャップ（３）は、実質的に円筒形状であり、それらの長手軸線は相互に整列することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電気点火ユニット。
【請求項５】
密封キャップ（３）と金属リング（２．１）は相互に溶接されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電気点火ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、推進薬を点火する電気点火ユニットに関するものである。推進薬は固体でも液体でも気体でもよい。そのような点火ユニットの重要な構成要素は、少なくとも、導電性材料から成るピンと、ピンに関して過大な寸法であり、それで、ピンと共に環状空間も、環状空間内で電気絶縁充填物も囲む金属リングを含むピン保持体とである。ピン保持体の一方の端部には、推進薬（点火剤）を収容する密封キャップがある。ピン保持体の他方の端部には、任意な仕方でピン保持体と連結され、接触式で操作中にピンに浸入し、それで、導電結合を生じるプラグがある。全体の装置はハウジング内に位置される。
【０００２】
ピン保持体の充填物は、一般的に絶縁材料、例えば、ガラスから成る。そのような材料は耐真空方式で金属内で溶解される。
【０００３】
そのような点火ユニットはエレクトロニクスや電気工学で幅広く使用される。溶解に使用されるガラスは、この場合、絶縁材として使用される。典型的なガラス−金属シールは次のように形成される。金属性内部導体は予成形焼結ガラス要素内で溶解され、焼結ガラス要素は外部の金属部分内で溶解される。
【０００４】
前記の点火ユニットは自動車のエアーバックまたはシートベルト締着システムに使用される。ガラス−金属シールとして形成されるピン保持体を備えた全体の点火ユニットは点火ブリッジを含む。ガラス−金属シールは重要な役割を演じる。ガラス−金属シールは、１本または２本の金属ピンを通して生じる電圧を信頼性のある絶縁方式でハウジングに供給するために必要である。
【背景技術】
【０００５】
周知のガラス−金属シールは次のように形成される。上薬がかけられたピンまたは絶縁ピンおよび追加の導体が接地線として使用される。接地線は、通常、溶接されるかハンダ付けされる。それで、接地線は金属性ハウジングに対して必要な連結を生じる。この実施例は非常に複雑であり、生産するのは高価である。重大な欠点は、外部ハウジンングに対する接地連結が比較的に不安定なことである。このことは、特に、エアーバッグやシートベルト締着システムの前記の適用の場合に重大な結果と成り得る。
【０００６】
前記の種類または同類の周知な点火ユニットは、米国特許第６２７４２５２号明細書、米国特許第５６２１１８３号明細書、ドイツ国特許公開第２９０４１７４号公報またはドイツ国特許公開第１９９２７２３３号公報に記載されている。
【０００７】
前記の全ての点火ユニットは２本の金属ピンを含む。本発明は、特に、単一ピンだけを持つ電気点火ユニットを扱う。
【０００８】
前記の点火ユニットの重大な問題は、次のとおりである。
【０００９】
導電部分間の移行部は比較的に高い抵抗を有する。周知な点火ユニットの別の欠点は耐用年数である。耐用年数は周知な点火ユニットでは満足のいくものではない。このことは、多少なりとも、かかる構成要素の腐食が原因で起きる。
【特許文献１】米国特許第６２７４２５２号明細書
【特許文献２】米国特許第５６２１１８３号明細書
【特許文献３】ドイツ国特許公開第２９０４１７４号公報
【特許文献４】ドイツ国特許公開第１９９２７２３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、前記の欠点を回避する点火ユニットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記の課題は、請求項１の特徴を備えた電気点火ユニットにより解決される。
【発明の効果】
【００１２】
耐用年数は、周知な点火ユニットと比較して増加される。供給導体および伝導性構成要素の移行部の全抵抗は低下し、０．５Ω以下にできる。必要な点火電力は周知な点火ユニットと比較して１０００μＪ以下の値に減少される。
【００１３】
供給導体および電気移行部の全抵抗は０．１Ω以下に達成できる。１５年以上の耐用年数が達成される。点火電力は１０００以下、すなわち、５００乃至４００μＪである。移行個所の抵抗は多年に亘って一定であり、操作作用は多年に亘って非常に一貫している。全ての要素を備えた点火ユニットは腐食に対して高抵抗である。
【００１４】
他の重要な長所は、取付具による何らの煩雑さや時間のかかる操作をすることなく、一方の手でプラグを、他方の手でピン保持体を非常に簡単に、確実に、正確に装着できることである。
【実施例】
【００１５】
本発明は、ハウジング内に組み込まれる軸方向断面図の点火ユニットを示す添付図を参照して詳細に説明される。
【００１６】
明らかなように、点火ユニットは、単一の金属ピン１を含む。金属ピンはピン保持体２により支持される。ピン保持体２は、実質的に金属リング２．１から成る。金属リング２．１は環状凹所を残すことによりピン１を囲む。環状凹所はガラス充填物２．２を含む。ガラス充填物は、一般的に充満して完全な状態で前記の凹所を満たす。しかしながら、これは必須のことではない。上記のように、充填物は、プラスチック材料またはセラミックのような他の絶縁材料でも構成できる。
【００１７】
ピン保持体２は、実質的に円筒形である。
【００１８】
ピン１と金属リング２．１は導電性ブリッジ２．３を介して相互に連結される。半導体ブリッジも使用できる。
【００１９】
密封キャップ３がピン保持体２の一方の面側に連結される。密封キャップは推進薬４（点火剤）を含む。明らかなように、金属リング２．１は密封キャップ３の自由端部が滑る鼻部を含む。金属リング２．１と密封キャップ３との間の連結は、スライドシートまたはクランプシートとして形成され、密封キャップ３は一定の緊張により任意の別の固定具なしに金属リング２．１と固定連結される。密封キャップは、通常、金属リングに溶接される。
【００２０】
さらに重要な構成要素はプラグ５である。この場合、プラグは、また、ほぼ円筒形である。ピン保持体２およびプラグ５の長手軸線は相互に整列している。
【００２１】
金属リング２．１は円形カラー２．１．１を含む。プラグ５は基体５．１とスリーブ５．２とから構成される。スリーブ５．２は、その自由端部に窪みを含み、また、窪みは円形で、その形状は実質的にカラー２．１．１の形状に対応する。金属リング２．１とプラグ５の２つの要素は、円形カラー２．１．１．と窪みの結果としてスナップ嵌め連結方式で相互に連結される。
【００２２】
それ自体、閉鎖円形断面部を備える前記のスリーブの代わりに、いくつかの脚が基体５．１と、例えば、場合により、基プラグ５の周辺に分配されて連結されることも可能である。
【００２３】
この場合、プラグ差込み連結を、ここで示されるスナップ嵌め連結の代わりに設けることができる。この場合、プラグは、再び、スリーブと同様に基体を構成し、金属リング２．１はスリーブの自由端部を差込むそれぞれの窪みを構成する。スリーブの自由端部および金属リング内の窪みの寸法は、金属リング２．１とプラグ５との間の溶接が生じるように寸法が決められる。
【００２４】
図示のように、金属ピン１は密封キャップ３と反対側にあるピン保持体２の面側を越えて突出する。金属ピン１の自由端部は、プラグの基体５．１内の穴またはプラグスリーブ内に差し込まれる。金属ピン１の被覆物表面は、前記の穴またはプラグスリーブ内に密接し、これらの２つの部分間で好ましい導電結合を生じる。
【００２５】
決定的に重要なのは、被覆物が金属リング２．１とプラグ５との間の区域にあることであり、被覆物は、プラグと金属リングの２つの要素間の非常に低い電気接触抵抗を確実にする。この抵抗は０．１Ω以下、例えば０．０５Ωである。
【００２６】
特に、被覆物材料として金が考慮されるであろう。他の貴金属も使用できる。
【００２７】
被覆物は、金属リング２．１のカラー２．１．１か、プラグ５のスリーブ５．２の窪みに適用できるか、スリーブが関係なければ、プラグ５の構成要素であるウエブのそれぞれの窪みに適用できる。それで、被覆物は、金属リングおよび同時にプラグの両方の要素に適用できる。
【００２８】
プラグ５は電気導体６に連結される。
【００２９】
全体のユニットはハウジング７内に位置される。明らかなように、環状凹所８が、ハウジング７とプラグ５のスリーブ５．２との間に位置される。プラグは、スリーブがカラー２．１．１上にクリップ止めされると、スリーブ５．２の弾性跨りを許容する。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】ハウジンング内に設置される本発明による電気点火ユニットの軸方向断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１           単一金属ピン
２           ピン保持体
２．１       金属リング
２．１．１   円形カラー
２．２       ガラス充填物
２．３       導電性ブリッジ
３           密封キャップ
４           推進薬
５           プラグ
５．１       基体
５．２       スリーブ
６           電気導体
７           ハウジング
８           環状凹所
【図１】
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【外国語明細書】
1. Title of Invention
An electric ignition unit for igniting propellants
2. Detailed Description of Invention
The invention relates to an electric ignition unit for igniting propellants. The propellants can be solid, liquid or gaseous. The important components of such an ignition unit are at least a pin made of an electrically conductive material, a pin holder comprising a metal ring which is overdimensioned relative to the pin and thus encloses an annular space with the same, as well as an electrically insulating filling in the annular space. At the one end of the pin holder there is a sealing cap for receiving the propellant (igniting agent). At the other end of the pin holder there is a plug which is connected with the pin holder in a random manner and immerses into the pin during operation in a contacting fashion and thus produces an electrically conductive connection. The entire apparatus is situated in a housing.
The filling of the pin holder generally consists of an insulating material, e.g. of glass. Such a material is molten in the metal in a vacuum-tight manner.
Such ignition units are widely used in electronics and electrical engineering. The glass used for melting is used in this case as an insulator. Typical glass-to-metal seals are configured as follows: metallic internal conductors are molten into a preformed sintered glass element, with the sintered glass element being molten into an outer metal part.
The said ignition units are used for airbags or seat-belt tightening systems in motor vehicles. The entire ignition unit with the pin holder configured as a glass-to-metal seal comprises an ignition bridge. The glass-to-metal seal plays an important role. It is necessary in order to supply to a housing in a reliable and insulated manner the electrical voltage which occurs through one or two metallic pins.
Known glass-to-metal seals are configured as follows: a glazed or insulated pin and an additional conductor as a ground wire are used; the ground wire is usually welded or soldered. It thus produces the necessary connection to the metallic housing. This embodiment is very complex and expensive to produce. A serious disadvantage is that the ground connection to the external housing is relatively insecure. This can have serious consequences, especially in the case of the mentioned applications of the airbag and the seat-belt tightening system.
Known ignition units of the aforementioned or similar kind have been described in US 6,274,252, US 5,621,183, DE 29 04 174 A1 or DE 199 27 233 A1.
All the said ignition units comprise two metal pins. The present invention deals especially with electric ignition units which have only one pin.
Serious problems of the aforementioned ignition units are the following:
The transitions between the conductive parts have a resistance which is relatively high. A further disadvantage of known ignition units is the service life. This is unsatisfactory in known ignition units. This is caused at least in part by corrosion of the involved components.
The invention is based on the object of providing an ignition unit which avoids the said disadvantages.
The invention’ s solution is characterized by the features of Claim 1.
The service life is to be increased in comparison with known ignition units. The total resistance of the supply conductors and the transitions to the electrically conductive components is to be low, if possible lower than 0.5Ω. The required ignition power is to be reduced in comparison with known ignition units to values below 1000 μJ.
A total resistance of the supply conductors and the electric transitions of below 0.1Ωcan be achieved. A service life of 15 years and more is reached. The ignition power is below 1000 μJ, namely 500 to 400 μJ. The resistances at the transition points remain constant over many years, so that the operational behavior is very consistent over years. The ignition unit with all its elements is highly resistant to corrosion.
Another important advantage is that the plug on the one hand and the pin holder on the other hand can be mounted very easily, reliably and exactly, without requiring any cumbersome and time-consuming manipulations by the fitter.
The invention is explained in closer detail by reference to the enclosed drawing which shows an ignition unit in an axial sectional view, built into a housing.
As can be seen, the ignition unit comprises a single metal pin 1. It is carried by a pin holder 2. The pin holder 2 substantially consists of a metal ring 2.1. The metal ring 2.1 encloses the pin 1 by leaving an annular cavity. The annular cavity comprises a glass filling 2.2. The glass filling generally fills the said cavity in a full and complete way. This is not mandatory, however. The filling can, as mentioned above, also consist of other insulating materials such as plastic material or ceramics.
The pin holder 2 is substantially of a cylindrical shape.
Pin 1 and metal ring 2.1 are mutually connected through an electrically conductive bridge 2.3. It is also possible to use a semi-conductor bridge.
A sealing cap 3 is connected to the one face side of the pin holder 2. It contains a propellant 4 (igniting agent). As can be seen, the metal ring 2.1 comprises a nose onto which the free end of the sealing cap 3 is slid. The connection between the metal ring 2.1 and the sealing cap 3 is configured as a sliding or clamping seat, so that the sealing cap 3 is rigidly connected with the metal ring 2.1 without any further fixing by a certain tension. The sealing cap is usually welded together with the metal ring.
A further important component is the plug 5. It is also of approximately cylindrical shape in the present case. The longitudinal axes of pin holder 2 and plug 5 are in alignment with each other.
The metal ring 2.1 comprises a circular collar 2.1.1. Plug 5 is composed of a basic body 5.1 and a sleeve 5.2. The sleeve 5.2 comprises a recess at its free end which is also circular and whose shape corresponds substantially to that of collar 2.1.1. The two elements of metal ring 2.1 and plug 5 are mutually connected in the manner of a snap-in connection as a result of the circular collar 2.1.1 and the recess.
Instead of the mentioned sleeve which per se has a closed circular cross section, it is also possible that several legs are connected with the basic body 5.1, e.g. evenly distributed over the circumference of the basic plug 5.
A plug-in connection could be provided in this case instead of the snap-in connection which is shown here. In this case the plug again comprises a basic body as well as a sleeve and the metal ring 2.1 comprises a respective recess for introducing the free end of the sleeve. The dimensions of the free end of the sleeve and the recess in the metal ring can be dimensioned in such a way that a wedging between the metal ring 2.1 and the plug 5 is produced.
As is shown, metal pin 1 projects beyond the face side of pin holder 2 which is opposite of the sealing cap 3. The free end of the metal pin 1 is introduced into a bore or in a plug sleeve in the basic body 5.1 of the plug. The jacket surface of the metal pin 1 lies flush in the said bore or in the plug sleeve and produces a favorable electric conductive connection between these two parts.
The decisive aspect is that a coating is situated in the region of the connection between the metal ring 2.1 and the plug 5, which coating ensures a very low electric contact resistance between the two elements of plug and metal ring. This resistance lies below 0.1Ω, e.g. 0.05Ω.
Especially gold will be considered as a coating material. Other noble metals can also be used.
The coating can either be applied to the collar 2.1.1 of the metal ring 2.1 or on the recess of the sleeve 5.2 of plug 5 or, if a sleeve is not concerned, on respective recesses of webs which are components of the plug 5. The coating can be applied to both elements, thus on the metal ring and at the same time on the plug.
Plug 5 is connected to an electric conductor 6.
The entire unit is situated on a housing 7. As can be seen, an annular cavity 8 is situated between the housing 7 and the sleeve 5.2 of plug 5. It allows an elastic straddling of the sleeve 5.2 when it is clipped onto collar 2.1.1.
3.Brief Description of the Drawings
Figure 1 shows an ignition unit in an axial sectional view, built into a housing.
List of Reference Symbols
1     single metal pin
2     pin holder
2.1     metal ring
2.1.1     circular collar
2.2     glass filling
2.3     electrically conductive bridge
3     sealing cap
4     propellants
5     plug
5.1     basic body
5.2     sleeve
6     electric conductor
7     housing
8     annular cavity
CLAIMS:
1.    An electric ignition unit for igniting propellants;
1.1  with at least one electrically conductive pin (1);
1.2  with a pin holder (2) comprising a metal ring (2.1) which encloses the pin (1) by leaving an annular cavity;
1.3  with an insulating filling (2.2) in the annular cavity;
1.4  with an electrically conductive bridge (2.3) or a semi-conductor bridge between the metal ring (2.1) and the pin (1);
1.5  with a sealing cap (3) which is connected to the one face side of the pin holder (2) and which receives the propellant;
1.6  with a plug (5) which can be connected in a positive or non-positive way with the metal ring (2.1) on its end averted from the sealing cap (3) and which enters into an electrically conductive connection with the pin (1) in operation;
1.7  with at least one of the two elements, either the metal ring (2.1) or the plug (5), being provided with a coating in the region between the mutual connection, which coating has a low electric contact resistance between the plug (5) and the metal ring (2.1);
1.8  with the electric contact resistance between plug (5) and the metal ring (2.1) being smaller than 0.5 Ω;
1.9  with at least the end of the plug (5) close to the metal ring (2.1) being arranged as a sleeve (5.2);
1.10  with the sleeve (5.2) grasping the end of the plug (5) which is close to it;
1.11  with the sleeve (5.2) and the plug (5) forming a snap-in connection with each other.
2.  An electric ignition unit as claimed in claim 1, characterized in that the filling between pin (1) and metal ring (2.1) consisting of glass or ceramic material or plastic or any other insulating material.
3.  An electric ignition unit as claimed in one of the claims 1 or 2, characterized in that the sealing cap (3) is pushed onto the end of the metal ring (2.1) which is averted from the plug (5) and forms a tight seat with said end.
4.  An electric ignition unit as claimed in one of the claims 1 to 3, characterized in that pin holder (2), plug (5) and sealing cap (3) have a substantially circular-cylindrical shape and that their longitudinal axes are in alignment with each other.
5.  An electric ignition unit as claimed in one of the claims 1 to 4, characterized in that the sealing cap (3) and the metal ring (2.1) are welded to each other.
Abstract
The invention relates to an ignition unit for igniting propellants.
The electric ignition unit is provided with the following features in accordance with the invention:
−with at least one electrically conductive pin (1);
−with a pin holder (2) comprising a metal ring (2.1) which encloses the pin (1) by leaving an annular cavity;
−with an insulating filling (2.2) in the annular cavity;
−with an electrically conductive bridge (2.3) or a semi-conductor bridge between the metal ring (2.1) and the pin (1);
−with a sealing cap (3) which is connected to the one face side of the pin holder (2) and which receives the propellant;
−with a plug (5) which can be connected in a positive or non-positive way with the metal ring (2.1) on its end averted from the sealing cap (3) and which enters into an electrically conductive connection with the pin (1) in operation;
−with at least one of the two elements, either the metal ring (2.1) or the plug (5), being provided with a coating in the region between the mutual connection, which coating has a low electric contact resistance between the plug (5) and the metal ring (2.1);
2.Representative Drawing:  Fig.1
【図１】
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