-
Die
Erfindung betrifft einen Aktuator für ein Fahrzeug-Sicherheitssystem,
mit einem Antrieb und einem in einem Gehäuse aufgenommenen Kraftübertragungsmittel.
-
Derartige
Aktuatoren werden z.B. zum Anheben der Motorhaube eines Fahrzeugs
eingesetzt, um für
einen verbesserten Schutz eines Fußgängers oder Radfahrers bei einer
Kollision mit dem Fahrzeug zu sorgen. Nach Ansteuerung durch eine
geeignete Sensorik wird die Motorhaube mittels des Aktuators angehoben,
um so einen zusätzlichen
Deformationsraum zur Verfügung
zu stellen. Für
diesen Zweck eignen sich grundsätzlich
Aktuatoren mit einer Kolben/Zylinder-Einheit, bei der ein in einem
zylindrischen Gehäuse
geführter
Kolben schlagartig linear verschoben wird. Solche Aktuatoren haben
aber den Nachteil, daß sie
in Richtung der linearen Verschiebung eine große Baugröße haben und im wesentlichen
vertikal montiert werden müssen.
Dies bereitet Schwierigkeiten, da der in vertikaler Richtung zur Verfügung stehende
Bauraum bei vielen Fahrzeugtypen stark begrenzt ist.
-
Die
Erfindung schafft einen Aktuator, der mehr Flexibilität bezüglich der
Einbaulage bietet.
-
Gemäß der Erfindung
ist bei einem Aktuator der eingangs genannten Art vorgesehen, daß das Gehäuse gekrümmt und
das Kraftübertragungsmittel nachgiebig
ist. Aufgrund der gekrümmten
Ausbildung benötigt
das Gehäuse
des erfindungsgemäßen Aktuators
weniger vertikalen Bauraum als ein gerades Gehäuse eines vergleichbaren herkömmlichen
Aktuators. Eine solche Gehäuseform,
die besser an die baulichen Gegebenheiten angepaßt werden kann, ist aber nur
möglich,
weil das Kraftübertragungsmittel gemäß der Erfindung
nachgiebig ist. Deshalb erfolgt beim erfindungsgemäßen Aktuator
nämlich
eine Kraftübertragung,
die dem gekrümmten
Verlauf des Gehäuses
folgt. Somit kann z.B. eine horizontale Bewegung eines pyrotechnisch
oder auf andere Weise angetriebenen Kolbens in vertikale Richtung
umgelenkt werden. Die bei einer solchen Umlenkung in Fahrzeuglängs- oder
-querrichtung wirkenden Kräfte werden
vorteilhaft vom Gehäuse
bzw. dessen Lagerung aufgenommen und belasten somit nicht den Scharniermechanismus
der Motorhaube; zusätzliche Bauteile
zur Entlastung des Scharniermechanismus sind also nicht erforderlich.
-
Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
unter Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen. In den Zeichnungen zeigen:
-
1 schematisch
eine erste Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Aktuators
in Schnittansicht;
-
2 schematisch
eine zweite Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Aktuators
in Schnittansicht;
-
3a eine
dritte Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Aktuators
in Schnittansicht in Ausgangsstellung;
-
3b den
Aktuator aus 3a in Endstellung;
-
4a eine
vierte Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Aktuators
in Schnittansicht in Ausgangsstellung;
-
4b den
Aktuator aus 4a in Endstellung; und
-
5a einen
Teil einer fünften
Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Aktuators
in Schnittansicht; und
-
5b eine
Vergrößerung des
Details X aus 5a.
-
In 1 ist
eine erste Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Aktuators
dargestellt, der zum Anheben einer Motorhaube 10 dient.
Der Aktuator weist ein rohrförmiges
Gehäuse 12 auf,
das – bezogen
auf den dargestellten eingebauten Zustand – einen horizontalen Abschnitt 14 und
einen vertikalen Abschnitt 16 aufweist, die durch einen
gekrümmten Übergangsabschnitt 18 miteinander
verbunden sind. Das Gehäuse 12 ist
an mehreren Stellen 20, insbesondere am gekrümmten Abschnitt 18,
fahrzeugfest gelagert.
-
Im
horizontalen Abschnitt 14 des Gehäuses 12 ist ein Kolben 22 verschiebbar
geführt,
der durch eine pyrotechnische Einheit 23 auf bekannte Weise schlagartig
in Bewegung versetzt werden kann. Zwischen dem Kolben 22 und
einem Stellglied 24, das an die Motorhaube 10 oder
einen Scharniermechanismus zum Öffnen
und Schließen
der Motorhaube 10 gekoppelt ist, ist ein Kraftübertragungsmittel
in Form einer Schraubenfeder 26 vorgesehen. Die Feder 26 ist
im Gehäuse 12 aufgenommen
und paßt sich
aufgrund ihrer Nachgiebigkeit dem gekrümmten Verlauf des Gehäuses 12 an.
Zur Stabilisierung der Feder 26 ist der Leerraum in der
Mitte der Feder 26 mit einem flexiblen Kunststoff aufgefüllt.
-
Im
Falle der Aktivierung des Aktuators wird eine Explosivladung der
pyrotechnischen Einheit 23 gezündet. Das freiwerdende Gas
erzeugt einen Druck auf der der Feder 26 abgewandten Seite
des Kolbens 22, so daß dieser
in Richtung der Feder 26 angetrieben wird. Der Kolben 22 kann
die Feder 26 auf Block zusammendrücken, so daß die vom Kolben 22 ausgeübte Kraft
auf das Stellglied 24 übertragen wird.
Das Stellglied 24 wird aufgrund der im gekrümmten Gehäuseabschnitt 18 stattfindenden
Kraftumlenkung in horizontaler Richtung ausgefahren und hebt die
Motorhaube 10 um einen vorbestimmten Hub Δs an.
-
Für die nachfolgend
beschriebenen Ausführungsformen
werden für
gleichartige Komponenten dieselben Bezugszeichen wie in 1 verwendet.
-
Bei
der in 2 gezeigten zweiten Ausführungsform weist der Antrieb
des Aktuators anstelle einer pyrotechnischen Einheit eine vorgespannte Druckfeder 28 auf,
die durch eine elektrische Entriegelungseinheit 30 mit
einem Elektromagneten schlagartig entspannt werden kann. Die Druckfeder 28 ist
im horizontalen Abschnitt 14 des Gehäuses 12 auf der der
Feder 26 gegenüberliegenden
Seite des Kolbens 22 aufgenommen und stützt sich an einer stirnseitigen
Gehäusewand 32 ab,
so daß sie
bei Entspannung eine in Richtung der Feder 26 wirkende Kraft
ausübt.
Die Funktionsweise entspricht ansonsten der der ersten Ausführungsform.
-
In
den 3a und 3b ist eine dritte Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Aktuators
gezeigt. Der Antrieb weist hier wieder eine pyrotechnische Einheit 23 auf.
An dem dem Antrieb abgewandten Ende des rohrförmigen Gehäuses 12 ist ein Teleskopmechanismus 34 vorgesehen,
der an die Feder 26 gekoppelt ist. Im Ausgangszustand (3a) nimmt
der Teleskopmechanismus 34 wenig Platz ein. Nach der Aktivierung
des Aktuators wird das in den Teleskopmechanismus 34 integrierte
Stellglied 24 durch das Auseinanderfahren der einzelnen
Teleskopelemente 36 insgesamt sehr weit ausgefahren (3b).
Somit kann die Motorhaube 10 trotz des vertikal verringerten
Bauraums in ausreichendem Maß angehoben
werden.
-
Die 4a und 4b zeigen
eine vierte Ausführungsform,
die der zuvor beschriebenen dritten Ausführungsform sehr ähnlich ist.
Der Teleskopmechanismus 34 weist hier zwar ein Element 36 weniger
auf, dafür
haben die Teleskopelemente 36 und das Stellglied 24 aber
eine größere vertikale
Ausdehnung.
-
Bei
der in 5a ohne Antrieb und ohne Kolben
dargestellten fünften
Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Aktuators
ist keine Feder als Kraftübertragungsmittel
vorgesehen. Statt dessen ist das Gehäuse 12 zwischen dem
Kolben und dem Stellglied 24 mit einem nachgiebigen Medium 38 wie
z.B. Silikon gefüllt.
Grundsätzlich
eignen sich aber auch andere (viskose) Kunststoffmaterialien als
Kraftübertragungsmittel,
welches die vom Antrieb in horizontaler Richtung bereitgestellte
Kraft in vertikaler Richtung an das im Abschnitt 16 des
Gehäuses 12 geführte Stellglied 24 weitergibt.
-
Eine
Besonderheit dieser Ausführungsform ist
die Dämpfungseinrichtung,
deren Funktion mit Hilfe von Überströmkanälen 40 im
Stellglied 24 erzielt wird. Die Kanäle 40 durchsetzen
einen unteren Abschnitt 42 des Stellglieds 24,
der an der Innenwand des horizontalen Gehäuseabschnitts 16 anliegt.
Der obere Abschnitt 44 des Stellglieds 24 hat
einen kleineren Durchmesser, so daß die Kanäle 40 in einen Freiraum 46 zwischen
dem oberen Abschnitt 44 des Stellglieds 24 und
der Innenwand des horizontalen Gehäuseabschnitts 16 münden. Die
Kanäle 40 sind so
dimensioniert und auf das Medium 38 abgestimmt, daß bei einer
schnellen Bewegung des „Verbunds" aus dem Stellglied 24 und
dem Medium 38 eine geringere Menge des Mediums 38 durch
die Kanäle 40 strömt als bei
einer langsamen Bewegung. Die Verdrängung des Mediums 38 ist
also geschwindigkeitsabhängig.
-
Bei
Aktivierung des Aktuators wird das Medium 38 mit hohem
Druck beaufschlagt, was zu einer sehr schnellen Bewegung des Stellglieds 24 führt. Da in
diesem Fall gar kein oder nur eine sehr geringe Menge des Mediums 38 in
den Freiraum 46 strömt, ist
die Dämpfungswirkung äußerst gering.
Dies ist für ein
rasches Anheben der Motorhaube 10 vorteilhaft. Trifft nun
ein Fußgänger oder
Radfahrer auf die angehobene Motorhaube 10 und übt eine
nach unten gerichtete Kraft auf das Stellglied 24 aus, überträgt sich die
Kraft über
das Medium 38 auf den Kolben 22. Der Kolben 22 bewegt
sich zurück
und gestattet somit grundsätzlich
ein Abwärtsbewegung
der Motorhaube 10. Da die Geschwindigkeit, mit der das
Stellglied 24 nach unten gedrückt wird, im Vergleich zur
Anhebegeschwindigkeit sehr viel geringer ist, kann eine signifikante
Menge des Mediums 38 durch die Kanäle 40 strömen, so
daß eine
deutlich spürbare
Dämpfung erzielt
wird.
-
Diese
Konstruktion erlaubt es, daß nach
einer Aktivierung des Aktuators die angehobene Motorhaube 10 mit
geringer Geschwindigkeit leicht von Hand wieder zurückgedrückt werden
kann.
-
Selbstverständlich können bestimmte
Merkmale der einzelnen Ausführungsformen
untereinander kombiniert werden. Es ist auch möglich, ein Gehäuse 12 mit
einem anderen Krümmungswinkel
als 90° einzusetzen.
Die Erfindung sieht auch Gehäuseformen
mit mehreren Krümmungen
vor, beispielsweise eine Z-Form. So ist eine optimale Anpassung
an verschiedenste bauliche Gegebenheiten möglich.