AT12351U1 - Betätigungseinrichtung - Google Patents

Description

österreichisches Patentamt AT 12 351 U1 2012-04-15

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft eine Betätigungseinrichtung umfassend einen Gasgenerator, einen Zylinder und einen Kolben, wobei der Kolben durch ein Druckgas, insbesondere durch Zündung eines explosiven Treibmittels, beaufschlagbar ist und durch das Druckgas von seiner Ausgangslage in eine Endlage bewegbar ist, und wobei der Kolben eine Ausgangslagensicherung aufweist, welche erst bei Überschreitung einer definierten Auslösekraft den Kolben freigibt.

[0002] Derartige Betätigungseinrichtungen werden beispielsweise in der Sicherheitstechnik im Automobilbereich eingesetzt. Eine mögliche Anwendung besteht darin, die Betätigungseinrichtungen im Bereich der Motorhaube eines Fahrzeugs einzubauen. Bei einem Unfall mit einem Fußgänger wird die Betätigungseinrichtung ausgelöst und beabstandet in Sekundenbruchteilen die Motorhaube um einige Zentimeter, wodurch die angestellte Motorhaube den Aufprall des Fußgängers dämpft.

[0003] Derartige Betätigungseinrichtungen besitzen in der Regel eine definierte Ausgangslage, aus der sie nur unter Kraftaufwendung gelöst werden können. Die ist erforderlich, damit die Bauteile bei den im Fährbetrieb auftretenden Belastungen an ihren vorgesehenen Orten verbleiben und auch keine störenden Geräusche verursachen. Für manche Bauteile sind auch bestimmte Betätigungskräfte vorgesehen, um bei Missbrauch eine ungewollte Betätigung zu verhindern. Ein weiterer Aspekt bei der Anwendung in aktiven Motorhauben ist der Widerstand gegen unbefugtes Öffnen, um den Weg zum Motorsteuergerät und eine damit verbundene Manipulation der Fahrzeugelektronik zu verhindern.

[0004] Praktischerweise werden die Ausgangslagensicherungen durch Verriegellungen mit Trennelementen, wie z.B. Scherstifte, Abdeckkappen oder Abreißelemente, dargestellt. Das Kraftniveau der Betätigungseinrichtung ist daraufhin eingestellt, dass das Trennelement sicher durchtrennt wird. Anschließend erreicht die Betätigungseinrichtung die Endlage der Schutzposition. Nachteilig ist, dass die Betätigungseinrichtung die Motorhaube nach Durchtrennung des Trennelements weiter beschleunigt, wodurch es zu einer starken Belastung der Motorhaube und einem Schwingen in der Endlage kommt.

[0005] Aufgabe der Vorliegenden Erfindung ist es, dass oben genannte Problem auf kostengünstige Art und Weise zu lösen und eine Betätigungseinrichtung bereitzustellen, welche nach dem Durchtrennen der Ausgangslagensicherung die Motorhaube mit möglichst geringem Kraftaufwand in die Endlage befördert wodurch auftretende Schwingungen minimiert werden.

[0006] Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, dass der Kolben mindestens zwei Kolbenelemente umfasst, wobei ein erstes Kolbenelement als hülsenförmiges Aufsatzelement ausgebildet ist und ein mit diesem in Ausgangslage verbundenes zweites Kolbenelement einen geringeren Durchmesser aufweist als das erste Kolbenelement, und dass nach dem Auslösen der Kolben einen ersten Wegabschnitt zurücklegt, wonach das erste Kolbenelement mit einer am Zylinder angeordneten Rückhaltestruktur in Eingriff kommt, und dass sich in weiterer Folge das zweite Kolbenelement vom ersten Kolbenelement trennt und einen zweiten Wegabschnitt bis zur Endlage zurücklegt. Bei Zündung des Gasgenerators wirkt der Gasdruck zunächst auf die Wirkfläche des ersten Kolbenelements. In diesem Bereich wird vorteilhaft die Ausgangslagensicherung, beispielsweise ein Trennelement, durchtrennt. Das hohe Kraftniveau bleibt solange bestehen, bis das erste Kolbenelement durch die Rückhaltestruktur im Zylinder festgehalten wird und sich das zweite Kolbenelement vom ersten Kolbenelement löst. Nach Trennung wirkt nur mehr der kleinere Durchmesser des zweiten Kolbenelements, wobei gleichzeitig auch das für das Druckgas zur Verfügung stehende Innenvolumen schlagartig vergrößert wird. Durch die Kombination von verringerterWirkfläche und verringertem Innendruck wird ein weiteres Ausfahren des Kolbens mit deutlich verringerter Kraft ermöglicht, wodurch die Endposition mit wesentlich geringerer Belastung erreicht wird.

[0007] Ein Merkmal der Erfindung ist es, dass zwischen erstem und zweitem Kolbenelement eine Dichtung vorgesehen ist. In der Ausgangslage sind erstes und zweites Kolbenelement dicht miteinander verbunden und bewegen sich für den ersten Wegabschnitt nach der Auslö- 1 /5 österreichisches Patentamt AT12 351 U1 2012-04-15 sung gemeinsam.

[0008] Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist es, dass die Rückhaltestruktur als ring- oder punktförmiger Vorsprung am Innenumfang des Zylinders oder als Einwürgung des Zylinders ausgebildet ist. Je nach Bauart der Betätigungseinrichtung kann die Rückhaltestruktur unterschiedlich ausgebildet sein. Eine Einwürgung des Zylinders stellt dabei eine bevorzugte Lösung dar, weil diese sehr kostengünstig und ohne zusätzlichen Materialaufwand erreicht werden kann.

[0009] Ferner ist es ein Merkmal der Erfindung, dass das zweite Kolbenelement in seinem geschlossenen Endabschnitt einen Außendurchmesser von maximal 13 mm aufweist. Durch die Verringerung des Durchmessers kommt es im zweiten Kolbenelement auch zu einer Verringerung der Wirkfläche wodurch nach der Trennung wesentlich weniger Kraft aufgebracht werden kann und entsprechend auch das Kolbenelement langsamer in seine Endlage bewegt wird.

[0010] Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist es vorgesehen, dass zusätzlich zum Treibmittel im Gasgenerator ein Teil des Treibmittels im Kolben angeordnet ist. Dies kann Vorteilhaft sein um ein möglichst vollständiges Verbrennen des Treibmittels zu gewährleisten, sowie eine ausreichende Menge in dem räumlich begrenzten Innenvolumen der Betätigungseinrichtung zu platzieren.

[0011] Als weiters Merkmal der Erfindung sollte das Treibmittel eine Temperaturstabilität von mindestens 2000 h bei 100° C aufweisen.

[0012] Für die beschriebene Anwendung der Betätigungseinrichtung sollte gemäß einem weiteren erfindungsgemäßen Merkmal der Kolben 300 ms nach Auslösung mit einer Kraft von mindestens 1500 N, bevorzugt mindestens 300 N, beaufschlagt sein.

[0013] Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist es, dass das zweite Kolbenelement endseitig geschlossen ist oder eine Öffnung zur Abströmung von geringen Mengen des Druckgases aufweist.

[0014] Die Erfindung wird nun anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt [0015] Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Betätigungseinrichtung in

Ausgangslage und [0016] Fig. 2 einen Längsschnitt durch die Betätigungseinrichtung aus Fig. 1 zum Zeitpunkt nach Trennung der beiden Kolbenelemente.

[0017] Die in Fig. 1 gezeigte Betätigungseinrichtung 2 weist einen Zylinder 5 auf, in welchem ein Gasgenerator 1 angeordnet ist. Weiters ist im Zylinder 5 ein Kolben umfassend ein erstes Kolbenelement 3 und ein zweites Kolbenelement 4 angeordnet. Die beiden Kolbenelemente 3,4 sind in der Ausgangslage miteinander verbunden und an den Verbindungsstellen mit einer Dichtung 7 versehen.

[0018] Nach der Auslösung der Betätigungseinrichtung 2 wird der Kolben mit Druckgas beaufschlagt bis genügend Kraft aufgebaut ist um die Ausgangslagensicherung zu durchtrennen und die beiden Kolbenelemente 3, 4 in Richtung Endlage zu bewegen. Wie in Fig. 2 gezeigt kommt nach einem ersten Wegabschnitt das erste Kolbenelement 3 mit einer Rückhaltestruktur 6 im Zylinder 5 in Eingriff, wodurch das erste Kolbenelement 3 nicht weiterbewegt werden kann. Das zweite Kolbenelement 4 trennt sich vom ersten Kolbenelement 3 und bewegt sich nun allein Richtung Endlage weiter. Durch die Trennung kann das Druckgas nur mehr auf den verminderten Durchmesser des zweiten Kolbenelements 4 wirken und gleichzeitig steht durch die Trennung wesentlich mehr Innenvolumen im Zylinder 5 zur Verfügung, wodurch die auf das zweite Kolbenelement 4 wirkende Kraft schlagartig abfällt und die Endlage somit gedämpfter erreicht wird, was bedeutet, dass die Schwingungen der mit dem zweiten Kolbenelement verbundenen Motorhaube (nicht gezeigt) deutlich reduziert werden. 2/5

Claims (8)

1. österreichisches Patentamt AT 12 351 U1 2012-04-15 Ansprüche 1. Betätigungseinrichtung umfassend einen Gasgenerator, einen Zylinder und einen Kolben, wobei der Kolben durch ein Druckgas, insbesondere durch Zündung eines explosiven Treibmittels, beaufschlagbar ist und durch das Druckgas von seiner Ausgangslage in eine Endlage bewegbar ist, und wobei der Kolben eine Ausgangslagensicherung aufweist, welche erst bei Überschreitung einer definierten Auslösekraft den Kolben freigibt, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben mindestens zwei Kolbenelemente (3,4) umfasst, wobei ein erstes Kolbenelement (3) als hülsenförmiges Aufsatzelement ausgebildet ist und ein mit diesem in Ausgangslage verbundenes zweites Kolbenelement (4) einen geringeren Durchmesser aufweist als das erste Kolbenelement (3), und dass nach dem Auslösen der Kolben einen ersten Wegabschnitt zurücklegt, wonach das erste Kolbenelement (3) mit einer am Zylinder (5) angeordneten Rückhaltestruktur (6) in Eingriff kommt, und dass sich in weiterer Folge das zweite Kolbenelement (4) vom ersten Kolbenelement (3) trennt und einen zweiten Wegabschnitt bis zur Endlage zurücklegt.
2. 2. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen erstem (3) und zweitem Kolbenelement (4) eine Dichtung (7) vorgesehen ist.
3. 3. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückhaltestruktur (6) als ring- oder punktförmiger Vorsprung am Innenumfang des Zylinders (5) oder als Einwürgung des Zylinders (5) ausgebildet ist.
4. 4. Betätigungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Kolbenelement (4) in seinem geschlossenen Endabschnitt einen Außendurchmesser von maximal 13 mm aufweist.
5. 5. Betätigungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zum Treibmittel im Gasgenerator (1) ein Teil des Treibmittels im Kolben angeordnet ist.
6. 6. Betätigungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Treibmittel eine Temperaturstabilität von mindestens 2000 h bei 100° C aufweist.
7. 7. Betätigungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben 300 ms nach Auslösung mit einer Kraft von mindestens 1500 N, bevorzugt mindestens 300 N, beaufschlagt ist.
8. 8. Betätigungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Kolbenelement (4) endseitig geschlossen ist oder eine Öffnung zur Abströmung von geringen Mengen des Druckgases aufweist. Hierzu 2 Blatt Zeichnungen 3/5