AT9827U1 - Betätigungseinrichtung mit einer zylinder-kolbeneinrichtung - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Betätigungseinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine solche Betätigungseinrichtung wurde z.B. durch Fig. 8 der US 6386631 B1 bekannt. Bei dieser bekannten Lösung ist am ausschubseitigen Ende des Zylindergehäuses eine Halterung für eine geteilte Mutter vorgesehen, deren dem Kolben zugekehrte Stirnseite von einer Kegelfläche begrenzt ist, die mit einer gegengleichen Kegelfläche der Halterung zusammenwirkt. Dabei ist die in einer die Mittelachse der Mutter enthaltenden Ebene geteilte Mutter in der Halterung in axialer Richtung verschiebbar und von der mit einem Außengewinde versehenen Kolbenstange durchsetzt. Dabei ist die geteilte Mutter von einer Vorspannfeder beaufschlagt und in Richtung zum Kolben hin vorgespannt. Dadurch werden die beiden Hälften der geteilten Mutter aufgrund der Kegelflächen zusammengedrückt und in Kontakt mit der Kolbenstange gehalten.

Wird der Kolben mit Druck beaufschlagt, so wird die Kolbenstange ausgeschoben, wobei die geteilte Mutter entgegen der Kraft der Vorspannfeder von der Kegelfläche der Halterung abgehoben wird und sich öffnen kann und die Gewindegänge außer Eingriff kommen, sodass die Kolbenstange im Wesentlichen ohne Behinderung ausgeschoben werden kann. In der ausgeschobenen Stellung der Kolbenstange legen sich die Hälften der geteilten Mutter aufgrund der Vorspannfeder und der Kegelfläche der Halterung an die Kolbenstange an und halten diese in der ausgeschobenen Stellung. Auf diese Weise wird die Kolbenstange in der ausgefahrenen Stellung blockiert.

Solche Betätigungseinrichtungen werden häufig bei Sicherheitsmechanismen eingesetzt. So ist es z.B. zum Schutz von Fußgängern bekannt, die Motorhauben von PKWs bei einer Kollision anzuheben. Andernfalls kommt es nämlich relativ häufig vor, dass - wenn der Fußgänger mit seinem Kopf auf der Motorhaube aufschlägt - diese soweit verformt wird, bis sie auf dem Motorblock aufliegt; dadurch wird dann der Kopf des Fußgängers durch den Motorblock schlagartig abgebremst, wodurch schwerste Schädelfrakturen entstehen.

Durch das Anheben der Motorhaube wird das Aufschlagen des Kopfes auf den Motorblock zwar verhindert, allerdings haben viele Motorhauben sehr steife Bereiche (meist am Rand), und wenn der Fußgänger mit dem Kopf auf solch einen steifen Bereich aufschlägt, kommt es immer noch zu schweren Schädelverletzungen.

Aus diesem Grunde wird in der WO 02/092384 A1 vorgeschlagen, eine Betätigungseinrichtung vorzusehen, die sich - nachdem sie ausgefahren wurde - durch plastische Deformation wieder zusammendrücken lässt. Bei dieser bekannten Lösung sind zu diesem Zweck zusätzliche, plastisch deformierbare Elemente vorhanden, was den Herstellungsaufwand entsprechend erhöht.

Ziel der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und eine Betätigungseinrichtung der eingangs erwähnten Art vorzuschlagen, die sich durch einen einfachen Aufbau auszeichnet und bei der sich trotzdem bei Überschreiten einer vorgegebenen Kraft die Kolbenstange wieder zurückdrücken lässt.

Erfindungsgemäß wird dies bei einer eingangs erwähnten Einrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 erreicht.

Durch die vorgeschlagenen Maßnahmen ist es möglich, die Halteeinrichtung durch ein Scherelement zu bilden, also durch einen einfachen Teil, ähnlich einem der üblichen Normteile für eine Wellensicherung. Im Falle einer Auslösung der Betätigungseinrichtung und anschließendem Einschieben der Kolbenstange unter Überwindung der Haltekraft der Halteeinrichtung werden Ausschnitte der Rillung abgeschert. Für das Abscheren ist nicht nur ein bestimmter Kraftaufwand erforderlich, der sich relativ genau vorbestimmen lässt, sondern auch die aufgenommene Energie ist relativ genau vorherzuberechnen. 3 AT 009 827 U1

Im Sinne einer einfachen Herstellung der Einrichtung ist es vorteilhaft, die Rillung der Kolbenstange durch ein Außengewinde zu bilden.

Zu beachten ist natürlich, dass sich die Kolbenstange ausschieben lässt, ohne die Rillung bzw. das Gewinde zu beschädigen. Dies kann durch die Merkmale des Anspruchs 3 erzielt werden. Alternativ dazu (oder auch zusätzlich) können die Merkmale des Anspruchs 4 vorgesehen werden, wodurch ebenfalls das Ausschieben der Kolbenstange ohne Beschädigung der Rillung bzw. des Gewindes ermöglicht wird.

Um die erfindungsgemäße Betätigungseinrichtung besonders einfach hersteilen zu können, ist es vorteilhaft, die Merkmale des Anspruchs 5 vorzusehen. Dabei ist es zweckmäßig die Merkmale des Anspruchs 6 vorzusehen. Dadurch kann sicher verhindert werden, dass das Scherelement beim Eincrimpen zu stark verformt wird.

Schließlich ist es günstig, die Merkmale des Anspruchs 7 vorzusehen. Dadurch wird nämlich der Druck schlagartig abgebaut, sobald der Kolben ganz ausgefahren ist; somit wird sichergestellt, dass beim Zurückdrücken nur das Abscheren des Gewindes den Widerstand bildet und nicht ein noch bestehender Restdruck, der nur schlecht reproduzierbar wäre.

Alternativ dazu befindet sich gemäß Anspruch 8 eine Abströmbohrung im Kolben und verbindet Innen- und Außenraum. Bedings durch den schnellen Abbrand der Pyrotechnik fließt während der Aktivierung nur wenig Gas ab, und der Druckausgleich findet erst statt, wenn der Kolben bzw. die Kolbenstange ausgefahren ist.

Es ist günstig, wenn das Zylindergehäuse an der Innenwand an dem dem Kolben zugewandten Ende eine Durchmesseraufweitung hat und wenn an dem äußersten, dem Kolben abgewandten Teil der Kolbenstange die Rillung fehlt. Dadurch werden die Rückstellkräfte für das letzte Stück des Kolbenwegs herabgesetzt.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt: Fig. 1 einen Schnitt durch eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Betätigungseinrichtung; Fig. 2 einen Schnitt durch eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Betätigungseinrichtung; Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung einer Kolbenstange für eine Betätigungseinrichtung nach Fig. 1; und Fig. 4 ein Scherelement.

Die Betätigungseinrichtung gemäß Fig. 1 weist ein Zylindergehäuse 1 auf, an dessen einen Ende eine Halterung 2 zur Aufnahme einer Zündkapsel angeordnet ist. Dabei ist im Bereich dieser Halterung 2 und dem einen Ende des Zylindergehäuses 1 ein Einsatz 3 eingelegt, der sich konisch verjüngt und mit einer Dichtung 4 gegen das Zylindergehäuse 1 abgedichtet ist und gegen eine Zünderumspritzung gepresst wird. Diese beiden Abdichtungen verhindern den Eintritt von Feuchtigkeit zünderseitig. Der konische Bereich des Einsatzes 3 ist gegen eine in eine Ansenkung 5 (siehe auch Fig. 3) einer Sackbohrung 6 einer Kolbenstange 7 eingesetzten Hülse 8 mittels einer entsprechend geformten Dichtung 11 abgedichtet.

Die Kolbenstange 7 ist einstückig mit einem Kolben 9 ausgebildet, wobei der Kolben 9 mit einem Dichtring 10 gegen das Zylindergehäuse 1 abgedichtet ist. Diese Kolbenstange 7 ist mit einer Rillung in Form eines Gewindes 12 versehen, wobei sich in der Sackbohrung 6 zusätzliches Treibmittel 13 befindet.

An dem von der Halterung 2 abgekehrten Ende des Zylindergehäuses 1 verjüngt sich der lichte Querschnitt desselben, wobei die Kolbenstange 7 die Stirnseite des Zylindergehäuses 1 durchsetzt. Im Zylindergehäuse 1 ist eine Entlastungsbohrung 14 vorgesehen, die vom Kolben 9 freigegeben wird, wenn dieser seine Endlage erreicht hat. Dadurch kann das Druckgas - das im Falle einer Zündung über den Einsatz 3 in die Sackbohrung 6 der Kolbenstange 7 einströmt und die der Halterung 2 zugekehrte Stirnseite des Kolbens 9 beaufschlagt und dadurch die Kolben-

Claims (9)

1. 4 AT 009 827 U1 Stange 7 aus dem Zylindergehäuse 1 ausschiebt - wieder abströmen. Außen an der Stirnseite des Zylindergehäuses 1 ist ein Scherelement 15 gehalten, das als Halteeinrichtung dient und die Kolbenstange 7 in deren ausgeschobener Stellung hält, aber bei Überschreiten einer vorgegebenen Rückstellkraft ein Einschieben der Kolbenstange 7 in das Zylindergehäuse 1 ermöglicht. Bei diesem Einschieben wird das Gewinde 12 der Kolbenstange 7 abgeschert, wozu ein genau definierter Energiebetrag notwendig ist. Dadurch kann die beim Einschieben aufgenommene Energie genau festgelegt werden. Die Rückstellkraft beträgt z.B. 1 kN ± 20%. Das Zylindergehäuse 1 kann an der Innenwand eine Durchmesseraufweitung 21 haben. Kombiniert mit einem Entfall der Rillung an dem äußersten Teil 22 der Kolbenstange 7 können die Rückstellkräfte für das letzte Stück des Kolbenwegs deutlich herabgesetzt werden. Ein zusätzlicher O-Ring in der Kolbenstange 7 unterhalb des Abscherelementes 15 sorgt nötigenfalls für die Abdichtung zwischen Kolbenstange 7 und Gehäuse 1. Damit das Gewinde 12 nicht schon beim Ausschieben der Kolbenstange 7 abgeschert wird, ist das Gewinde 12 asymmetrisch ausgebildet, wie noch an Hand von Fig. 3 erklärt werden wird. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 ist das Scherelement 15 durch Eincrimpen eines Bördelrandes 16 gehalten. Dabei kann auch eine Stützscheibe (nicht dargestellt) mitgecrimpt sein, wobei das Scherelement 15 an der dem Kolben 9 zugekehrten Seite der Stützscheibe anliegt bzw. das Scherelement 15 zwischen der Stirnseite des Zylindergehäuses 1 und der mitge-crimpten Stützscheibe liegt. Die Ausführungsform gemäß Fig. 2 unterscheidet sich von jener gemäß Fig. 1 lediglich dadurch, dass ein Scherelement 15' vorgesehen ist, das in Ausschubrichtung der Kolbenstange 7 aufgebogen und an seinem äußeren Rand an der Stirnseite des Zylindergehäuses 1 angeschweißt ist. Dabei greifen Zähne des Scherelements zunächst in eine Nut 17 der Kolbenstange 7 ein. (In Fig. 2 ist das Gewinde 12 nicht dargestellt, es ist aber analog zu Fig. 1 ebenfalls vorhanden.) Dadurch, dass das Scherelement 15' in Ausschubrichtung der Kolbenstange 7 aufgebogen ist, kann das Gewinde 12 symmetrisch ausgebildet sein; solch ein Scherelement rutscht in Ausschubrichtung über das Gewinde 12 drüber und schert dieses nur in der Gegenrichtung ab. Die Kolbenstange 7 für eine Vorrichtung gemäß Fig. 1 ist in vergrößertem Maßstab in Fig. 3 dargestellt. Aus dieser ist eine im Kolben 9 angebrachte Rille 18 zur Aufnahme des Dichtringes 10 zu ersehen. Das Gewinde 12 der Kolbenstange 7 weist einen asymmetrischen Querschnitt auf. Dabei ist ein im Wesentlichen dreieckiger Querschnitt vorgesehen, wobei die von dem Kolben 9 abgekehrte Seite der Gewindegänge schräg verläuft und die dem Kolben 9 zugekehrte Seite im Wesentlichen senkrecht zur Achse der Kolbenstange 7 verläuft. Dadurch kann die Kolbenstange 7 durch das Scherelement 15 hindurch ausgeschoben werden, ohne dass das Gewinde 12 abgeschert wird, wogegen in Einschubrichtung durch das Scherelement 15 bzw. dessen Zähne 19 die Gewindegänge des Gewindes 12 der Kolbenstange 7 abgeschert werden. Das Scherelement 15, 15' ist, wie aus Fig. 4 zu ersehen, mit einer Innenverzahnung versehen, wobei zwischen deren Zähnen 19 Lücken 20 verbleiben, über die beim Einschieben der Kolbenstange die entstehenden Späne abfließen können. Das Scherelement 15 kann eben (Fig. 1) oder in einer Richtung aufgewölbt (Fig. 2) ausgebildet sein. Ansprüche: 1. Betätigungseinrichtung mit einer Zylinder-Kolbeneinrichtung (1, 9), die durch ein Druckgas, insbesondere durch Zündung einer explosiven Substanz, beaufschlagbar ist und die mit 5 AT 009 827 U1 einer Halteeinrichtung versehen ist, welche eine mit dem Kolben (9) verbundene Kolbenstange (7) in deren ausgeschobener Stellung verriegelt, wobei die Kolbenstange (7) eine Rillung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass an dem ausschubseitigen Endbereich des Zylindergehäuses (1) ein Scherelement (15, 15') mit Innenzahnung gehalten ist, das von der Kolbenstange (7) durchsetzt ist, wobei der Außendurchmesser der Rillung der Kolbenstange (7) den lichten Durchmesser des Scherelements (15, 15') übersteigt, sodass die Kolbenstange (7) nach Überschreitung einer vorgegebenen Kraft, vorzugsweise 0,8-1,2 kN, beispielsweise 1 kN, eingeschoben werden kann, während die Rillung abgeschert wird.
2. 2. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rillung der Kolbenstange (7) durch ein Gewinde (12) gebildet ist.
3. 3. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rillung bzw. das Gewinde (12) asymmetrisch ausgebildet ist, wobei der Querschnitt der Rillen bzw. der Gewindegänge im Wesentlichen dreieckig ausgebildet ist und dieser Querschnitt an der vom Kolben (9) abgekehrten Seite schräg ausgebildet ist und an der dem Kolben (9) zugekehrten Seite im Wesentlichen senkrecht zur Achse der Kolbenstange (7) ausgebildet ist.
4. 4. Betätigungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zähne (19) des Scherelements (15, 15') in Ausschubrichtung der Kolbenstange (7) aufgebogen sind.
5. 5. Betätigungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Scherelement (15) an der Stirnseite des Zylindergehäuses (1) eingecrimpt ist.
6. 6. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Stützscheibe mit dem Scherelement (15) mitgecrimpt ist, wobei das Scherelement (15) an der dem Kolben (9) zugekehrten Seite der Stützscheibe anliegt.
7. 7. Betätigungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Zylindergehäuse (1) eine Entlüftungsbohrung (14) aufweist, die bei in seiner ausschubseitigen Endstellung befindlichem Kolben (9) frei liegt.
8. 8. Betätigungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abströmbohrung im Kolben vorgesehen ist.
9. 9. Betätigungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Zylindergehäuse 1 an der Innenwand an dem dem Kolben 9 zugewandten Ende eine Durchmesseraufweitung 21 hat und dass an dem äußersten, dem Kolben 9 abgewandten Teil 22 der Kolbenstange 7 die Rillung fehlt. Hiezu 2 Blatt Zeichnungen