具有塑料壳体的烟火装置的制作方法

本发明整体涉及旨在安装到机动车辆的烟火装置，例如烟火开关。

形成开关(以打开或关闭机动车辆的电路，诸如高功率电路)的烟火装置从现有技术中是已知的，该烟火装置具有例如由塑料材料制成的壳体。此类装置例如在文献fr3017240中公开。然而，由塑料材料制成的此类壳体可能在几何形状和/或机械强度方面带来限制或约束。实际上，可能难以提供复杂的形状，因为此类复杂的形状不容易通过注射成型工艺来制造。文献ep0936648a2公开了烟火开关，该烟火开关具有金属壳体、由合成树脂制成的壳体主体和由合成树脂制成的涂层。文献ep0929090a2公开了具有铆接到壳体部分上的支撑托架的烟火断路器。

此外，由于内部压力，也有必要提供高强度的塑料材料，该塑料材料可能例如造成关于注射到具有复杂形状的模具中的问题。实际上，用于注射塑料材料的条件彼此不同，从而导致特定的注射限制。此外，机械方面强于第二塑料材料的塑料原材料不一定能够获得更容易用第二塑料材料生产的形状。

本发明的一个目的是应对上述现有技术文献的缺点，并且具体地，首先提出诸如烟火开关或接触器的烟火装置，该烟火装置具有由坚固的塑料材料制成的壳体，以响应于与管理电流相关联的限制，同时具有复杂的形状或几何形状。

为此，本发明的第一方面涉及一种烟火开关，该烟火开关包括：

-壳体，该壳体由第一壳体部分与第二壳体部分组装形成；

-至少一个烟火致动器，该至少一个烟火致动器布置在该壳体中；

其中该第一壳体部分或该第二壳体部分中的至少一者包括金属加强件和包覆成型到该金属加强件上的塑料主体，

其特征在于，该塑料主体包括：

-第一部分，该第一部分由第一塑料材料制成，

-第二部分，该第二部分由第二塑料材料制成。

根据上述实施方式的开关包括至少一个双材料塑料壳体部分，这使得可以组合每种材料的优点以制造壳体或壳体部分，该壳体或壳体部分可在暴露于高力或机械应力的区域以及具有复杂和精确几何形状的区域(其中需要精度，这是由于例如组装或连结到周围部分)中提供良好的机械强度和/或电强度。使用若干种塑料材料使得可以在若干次注射中产生壳体部分。这使得可以使用更小的压力机并且更灵活，以便在壳体包括客户希望个性化的连接接口时适应客户的需求。最后，当壳体包括烟火致动器时，这使得能够在不同供应商处注射壳体；这可证明是有用的，因为操作烟火致动器可能需要特定的安全许可。将塑料主体包覆成型到金属加强件上：这涉及将部分(在这种情况下为塑料主体)熔融或模制到另一个已存在的部分(金属加强件)上。因此，本发明涉及通过用于在模具中、在预先定位在模具中的金属加强件上或周围模制液体形式的塑料材料的操作而获得的塑料主体。通常，通过加压注射进行包覆成型。

更一般地，本发明涉及形成开关和/或接触器的烟火装置，并且该烟火装置包括：

-壳体，该壳体由第一壳体部分与第二壳体部分组装形成；

-至少一个烟火致动器，该至少一个烟火致动器布置在该壳体中；

其中该第一壳体部分或该第二壳体部分中的至少一者包括金属加强件和包覆成型到该金属加强件上的塑料主体，

其特征在于，该塑料主体包括：

-第一部分，该第一部分由第一塑料材料制成，

-第二部分，该第二部分由第二塑料材料制成。

烟火装置(开关)的至少一个壳体部分由金属加强件和由不同塑料材料制成的两个部分组成。这使得可以选择适用于所考虑的壳体部分的每个区域的局部功能和几何形状的材料。

有利的是，开关包括布置在第一部分和第二部分之间的边界。此处所用的边界是指第一材料和第二材料所接合的接口、连结区域、连接区域、模制极限或接口。将此边界定位在用作加固件的肩部使得可以通过提供用于关闭注射成型模具的平面区域来限制材料分离的风险，同时有利于模制操作。

有利的是，第一塑料材料和第二塑料材料在边界处互连。两种塑料材料的互连使得可以限制由于两种材料的差异膨胀而可能出现在边界处的开口。互连可由于第一塑料材料在第二塑料材料中的互补嵌套形状而发生。通常，互补形状可具有底切形状，例如具有沿边界的燕尾形状。

有利的是，第一塑料材料覆盖第二塑料材料的至少一部分。覆盖防止加强件在塑料材料的差异膨胀的情况下露出。当两种塑料材料不存在互连时，一种塑料材料的变形不导致另一种塑料材料的变形。

有利的是，第一部分或第二部分中的一者在边界处具有带有连续周边的至少一个接触表面，以便为用于制造第一部分或第二部分中的另一者的模具提供连续接触。此类连续周边(没有凹部或渗漏路径)使得可以为制造模具提供密封对接接口，该制造模具被提供用于后面模制步骤。

换言之，本发明提出了一种用于通过以下步骤制造双材料烟火开关的工艺：

利用塑料材料注射成型第一部分以便制造至少一个连续接触表面的第一步骤，以及注射成型的第二步骤，该第二步骤包括将制造模具对接在至少一个接触表面上并且保持此接触以确保在第二模制步骤期间不存在渗漏的阶段。这使得可以简化制造操作和加工。

具体地，第一部分的外表面在边界处与第二部分的外表面齐平、或对齐、或处于相同的高度上。

有利的是，第一部分的两个外表面在边界处分别与第二部分的两个外表面齐平或对齐或处于相同的高度上，这两个部分的两个表面位于金属加强件的任一侧上。换言之，在边界的任一侧上，表面连续地处于相同的高度上。

有利的是，金属加强件在两侧上包覆成型，并且布置在金属加强件一侧上的位于第一部分和第二部分之间的边界相对于布置在金属加强件另一侧上的位于第一部分和第二部分之间的边界偏移。换言之，金属加强件的两侧之间的边界存在偏移，以便使进一步加固组件，特别是抗弯地加固组件，并且限制分层的风险。

有利的是，金属加强件在两侧上由第一材料和/或第二材料包覆成型。

有利的是，第一部分和第二部分之间的边界是其中第一塑料材料接合到第二塑料材料的区域。

有利的是，烟火开关包括容纳在引导接口中的可动部分，该引导接口形成于该第一部分或该第二部分中的一者中，并且其中该第一部分和该第二部分之间的该边界是离散的和/或与该引导部分分开。此类分开使得可以保证正确的引导(因此始终在相同的连续材料上进行)，并且防止可动部分对材料之间的接合造成任何损坏。

有利的是，第一部分具有内壁，该内壁被布置成在烟火致动器的操作期间露出或位于电弧附近，第一塑料材料的一部分被布置成通过烧蚀移除。暴露于电弧或布置在电弧附近的第一塑料材料可通过大气和/或电弧的烧蚀而至少部分地被侵蚀或移除，这增加了电弧电压并且有助于除去或限制电弧。

有利的是，第一塑料材料选自聚邻苯二甲酰胺(ppa)、聚甲醛(pom)和聚(甲基丙烯酸甲酯)(pmma)。

有利的是，第二部分包括被布置成接纳旨在将烟火致动器连接到控制电路的电连接器的连接接口。

有利的是，第二塑料材料选自聚酰胺(pa、pa6、pa6-12、pa6-6)并且包含按重量计介于10％和50％之间的例如由玻璃制成的增强纤维。此类材料(聚酰胺，另外称为尼龙)非常适于通过模制产生连接接口的典型复杂形状，其中凹槽和通道需要复杂的制造模具。

有利的是，金属加强件包括多个包覆成型开口，以便使塑料主体能够在金属加强件的两侧上包覆成型，并且使塑料主体能够通过包覆成型开口实现材料连续。然后将塑料主体很好地锚固在金属加强件上，并且简化注射成型工艺和模具。

有利的是，第一多个包覆成型开口被布置在第一部分处，并且第二多个包覆成型开口被布置在第二部分处。

有利的是，金属加强件包括由肩部界定的至少一个圆柱形部分，并且边界位于肩部处。边界在肩部处的定位涉及相同的塑料材料存在于肩部和加强件的其余部分之间的连接半径的任一侧上。因此，包括两种塑料材料的壳体部分的强度被增强。

有利的是，肩部不含开口。当烟火致动器被点燃并产生高压(几十巴或更大)时，这种由实心材料制成的肩部提供良好的抗变形性，这显著地限制了操作中破损、断裂、泄漏的风险。

有利的是，肩部是平面的。

有利的是，第一部分和第二部分之间的边界布置在肩部处。

有利的是，烟火致动器被包覆成型在第一塑料材料中。

有利的是，金属加强件包括限定中心孔的端子肩部，烟火致动器布置在中心孔中，并且端子肩部不含其他凹部。换言之，点火器包覆成型所处于的端子肩部由实心金属片制成，实心金属片没有用于塑料材料的孔或贯穿凹部，以便保证良好的保持性。

有利的是，第一壳体部分或第二壳体部分中的另一者是由第二塑料材料制成的完全塑料部分。

有利的是，烟火开关包括铆钉，其中第一壳体部分用铆钉附接到第二壳体部分，并且其中金属加强件包括用于铆钉的通孔。

有利的是，烟火开关包括夹在第一壳体部分和第二壳体部分之间的电导体。

有利的是，金属加强件至少部分地布置在外部，这简化了包覆成型工艺(塑料材料布置在金属加强件的单侧上)。

有利的是，金属加强件包括突起或凹入形式，诸如凸起或凹陷，以便增加金属加强件和包覆成型的塑料材料之间的分离、分层或滑动(平移或旋转)的阻力。

本发明的第二方面涉及一种包括根据本发明的第一方面的烟火开关的机动车辆安全装置。

本发明的第三方面涉及一种包括至少一个根据本发明的第一方面的烟火开关的机动车辆。

通过阅读本发明的实施方案的以下详细描述，本发明的其他特征和优点将变得更加显而易见，本发明的实施方案通过完全非限制性的示例提供并通过附图进行了说明，其中：

-[图1]示出了根据本发明的烟火装置的透视图；

-[图2]示出了图1的烟火装置的截面视图；

-[图3]示出了图1的装置的另一截面视图；

-[图4]示出了图1的装置的金属加强件的视图；

-[图5]示出了处于第一制造阶段的图1的烟火装置的壳体的一部分的截面；

-[图6]示出了处于第二制造阶段的图1的烟火装置的壳体的一部分的截面；

-[图7]示出了图1的烟火装置的制造替代方案；

-[图8]示出了根据特定实施方案的图6的细节；

-[图9]示出了图8的截面，以示出另一个特定实施方案。

图1示出了根据本发明的烟火装置的透视图，该烟火装置包括由第一壳体部分11和第二壳体部分12形成的壳体10。电导体20被夹在第一壳体部分11和第二壳体部分12之间。

图1的下部部分示出了烟火致动器32的连接接口31，该连接接口安装在壳体10中并且在图3中示出。

此图3示出了烟火装置的内部结构，该烟火装置在此处被布置为开关，该开关被设置成在需要时断开电导体20(例如，在发生事故的情况下断开车辆电源电路)。

为此，电导体20承载包覆成型的引导部分21，该引导部分形成其中放置有冲头33的孔中，并且该引导部分与第二壳体部分12一起形成面向烟火致动器32的燃烧室c(在此情况下为电烟火点火器，但如果需要，可以设想附加的烟火助力器)。在图3中，冲头33处于静止位置。

第一壳体部分11包括面向冲头33并且在电导体20的另一侧上的相反形式的部件34，该相反形式的部件可以被认为是砧座或基体。

当需要断开电导体20时，点燃烟火致动器32，这导致燃烧室中的压力大幅升高，使得冲头33以从静止位置到最终位置的平移运动被推向图3的顶部，在该最终位置中，电导体20已断开。

考虑到烟火装置被设置成即使在若干年的使用寿命之后也能够操作，并且在操作中，预期数十巴或更大的压力，根据所示示例，在第一壳体部分11、第二壳体部分12、引导部分21之间设置具有密封件13和密封件14的密封构件。在冲头33和第二壳体部分12之间还设置有密封件15。

应当理解，因此有必要保证第一壳体部分11和第二壳体部分12之间的良好附接。然而，为了保证良好的电绝缘，例如，也有必要使壳体10在电导体20和车辆的接地之间不导电。为了满足后一种条件，每个壳体部分11和12具有塑料主体c1或c2。为了满足附接条件，提供了使用铆钉40将壳体部分11和壳体部分12铆接在一起，该铆钉可见于图1和图2中。在组装壳体之前，为了确保电导体20的有效保持和装置的密封性，第一壳体部分11和第二壳体部分12不接触。

图2示出了铆钉40处的截面，以示出组件。具体地，提供了在第二壳体部分12中布置金属加强件16以便限制此第二壳体部分12的塑料主体上的应力。

铆钉40为肩部铆钉。也就是说，在铆接之前，它们具有基部40e和圆柱形主体，以便能够插入到每个壳体部分11和12中，该壳体部分具有用于铆钉40的贯穿开口。每个铆钉40随后在其头部40t处变形，以便完成组装，确保装置的密封性并防止任何后续的拆卸。根据此实施方式，头部40t嵌入在第二壳体部分12的表面下方或与其齐平。

在实践中，在此铆接操作期间，使每个铆钉40的基部40e抵靠基部工具，并且使根据特定运动可移动以相对于铆钉40的轴线至少暂时地倾斜的调定工具(铆接工具)与铆钉40的头部40t接触，以便向其施加竖直力，从而在调定工具的旋转和/或摆动运动期间通过塑性变形压碎并扩展头部40t。

铆接操作导致头部40t变形，以便确保第二壳体部分12的轴向止动，而不会由此使铆钉40的圆柱形部分变形，具体在基部40e处变形。

如在图2中可见，第二壳体部分12的塑料主体c2具有比金属加强件16更宽的贯穿开口，使得铆钉40在头部40e处仅经由金属加强件16接触第二壳体部分12。结果，铆钉40不向塑料主体c2施加径向力。因此防止了塑料破裂、破损或损坏的风险。换言之，铆钉40进入塑料主体c1和c2的通道直径大于进入金属加强件16的通道直径。

此实施方式确保铆钉40仅经由金属加强件16接触第二壳体部分12，并且其杆的直径的膨胀不会导致铆钉40与塑料主体c1或c2中的任一者接触。

此外，由于铆钉40在其基部40e处不变形，因此根据优选的和任选的实施方式，不需要在第一壳体部分11中提供任何金属加强件来承受铆接操作。因此，根据此实施方式，第一壳体部分仅由塑料主体c1构成。

图4示出了金属加强件16的示例，该金属加强件包括孔16t(这可以在图4、图5和图6中看到)，以使得第二壳体部分12的塑料主体c2的塑料材料能够连续，以便便于包覆成型操作并获得实心的塑料主体c2。

金属加强件16可以由dc04-1.0338类型的冲压钢制成(re：210mpa至220mpa，rm：270mpa至350mpa，a％＞38％)。

第一壳体部分11的塑料主体c1可以由诸如聚酰胺(pa、pa6.6、pa6.12)或聚甲醛(pom)的聚合物制成，可选地例如按重量计以25％至35％的比例充载诸如玻璃纤维的加强纤维。铆钉40可以由具有高断裂伸长率(例如，a％＞20％)的钢、铜、铝制成。

关于第二壳体部分12，它由两种塑料材料构成：由第一塑料材料制成的第一部分12a和由第二塑料材料制成的第二部分12b。

因此，连接接口31产生于第二壳体部分12的第二部分12b中，该第二部分由第二塑料材料制成，并且可以使用例如聚酰胺(pa、pa6、pa6-12、pa6-6)制成，并且包含按重量计介于10％和50％之间的加强纤维(例如由玻璃制成)。具体地，可以选择具有按重量计30％的玻璃纤维的聚酰胺pa6。结果，因为所选择的第二塑料材料易于注射到具有复杂形状的模具中，所以能够在连接接口31处提供小尺寸但仍然精确的形状(凹槽、凹部)。此外，所选择的第二材料也可以适当地承受由于添加的加强纤维而在燃烧室c中存在的压力。

另外，第二壳体部分12的由第一塑料材料制成的第一部分12a可以旨在在开关的操作期间暴露于在其中形成电弧的环境中。根据此类情况，第一塑料材料的一部分被布置成通过烧蚀移除，并且第一塑料材料选自聚邻苯二甲酰胺(ppa)、聚甲醛(pom)、聚(甲基丙烯酸甲酯)(pmma)。

图5示出了期间用第一塑料材料注射成型第一部分12a的第一注射成型操作之后的第二壳体部分12。

图6示出了期间用第二塑料材料注射成型第二部分12b的第二注射成型操作之后的第二壳体部分12。

图5还示出了第一塑料材料被模制到金属加强件16的肩部，其中金属加强件16的两侧之间的边界f有偏移。实际上，下边界fi(在图5中的金属加强件16的下侧)具有比另一侧的上边界fs更小的内径。该结构提供若干优点。实际上，金属加强件16的肩部不含孔，并且结合边界的偏移，这使得可以获得第二壳体部分12的良好刚度和低变形。这限制了破损、分层和破裂的风险。

还可能提及的是，用于第二塑料材料的第二注射成型操作的制造模具可在边界f处抵靠第一塑料材料的表面12as和/或12ai，这也简化了制造。

此外，图8更具体地示出了图6所示的细节a，该细节分别对应于第一部分12a和第二部分12b之间的接口的特定实施方式。实际上，为了防止金属加强件16暴露于外部，可能有利的是例如在下边界fi处为材料提供覆盖。实际上，图8示出了第一塑料材料下方的第二塑料材料的返回部re，该返回部防止金属加强件16露出，即使在塑料材料的不同膨胀的情况下也是如此。为了进一步改善这两个部分之间的机械强度，可能有利的是也提供材料的嵌套。嵌套和覆盖可以组合也可以不组合，这取决于要求。

此外，图9示出了图8的平面i-i中的截面，以示出材料嵌套的特定实施方式。实际上，图9示出了两种塑料材料彼此嵌套，其中底切位于下边界fi处。在图9中，互补形状具有圆柱形齿状轮廓或截面，但可以提供例如直线燕尾形状。此实施方式增加了两种材料之间的边界或接口的强度，并且进一步限制了材料分离或分层的风险。如果在没有覆盖的情况下提供材料的嵌套，那么互补形状如果被布置在塑料材料的整个厚度上，则可为可见的。

关于金属加强件16，金属加强件包括孔16t，孔可在图4、图5和图7中看出，孔包括孔16t1和16t2，每个孔专用于使得第一塑料材料和第二塑料材料能够分别连续。最后，金属加强件16在图6所示的其下部部分包括肩部16e，该肩部具有用于烟火致动器32的通孔16p(为清楚起见，烟火致动器可在图3中看到，而在图6中未看到)。肩部16e不含除通孔16p之外的孔或凹部，以便在操作期间对此区域中特别是由于燃烧室c中的压力而存在的力和应力具有足够的阻力。

图7示出了制造替代方案，根据该制造替代方案，首先注射第二塑料材料。然而，边界f始终包括金属加强件16的两侧与具有连续周边的接触表面12bs、12bi之间的偏移(fs，fi)，以在制造模具上提供密封接触以用于后续的包覆成型操作。

应当理解，在不脱离本发明范围的情况下，可对本说明书中描述的本发明的不同实施方案进行对本领域技术人员而言显而易见的不同修改和/或改进。