DE102005051109B4

DE102005051109B4 - Auslösevorrichtung für eine Betätigungsvorrichtung für Ausstattungseinheiten von Fahrzeugen, wie z.B. für Kopfstützen

Info

Publication number: DE102005051109B4
Application number: DE102005051109A
Authority: DE
Inventors: Gerd Truckenbrodt; Manfred Schlierf
Original assignee: Grammer AG
Current assignee: Grammer AG
Priority date: 2005-10-24
Filing date: 2005-10-24
Publication date: 2007-09-20
Anticipated expiration: 2025-10-25
Also published as: DE102005051109A1

Abstract

Auslösevorrichtung (10) für eine Betätigungsvorrichtung (V) für Ausstattungseinheiten von Fahrzeugen, wie z.B. für Kopfstützen, wobei die Auslösevorrichtung (10) ein Betätigungselement (14) aufweist, das wenigstens mittelbar mit der Betätigungsvorrichtung (V) zusammenwirkt, wobei das Betätigungselement (14) von einer Ruheposition in eine Auslöseposition bewegbar ist, wobei die Auslösevorrichtung (10) einen Zylinderwandbereich (25) und einen zwei Zylinderböden (23; 29, 30) aufweisenden topfförmigen Zylinder (13) umfasst, dessen einer Zylinderboden (23) als Membran (14) ausgebildet ist und das Betätigungselement bildet, welches bei Druckbeaufschlagung die Betätigungsvorrichtung (V) auslöst, wobei der Zylinderinnenraum (15) mit einem Fluid (24) befüll- und druckbeauschlagbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Zylinderwandbereichs (25) und der beiden Zylinderböden (23; 29, 30) nur ein einziger Zylinderinnenraum (15) angeordnet ist und dass die Membran (14) über einen Totpunkt hinweg von der Ruheposition in die Auslöseposition zu bewegen ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Auslösevorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine solche Auslösevorrichtung ist in der DE-PS 639 089 beschrieben.

Die von der DE-PS 639 089 bekannte Auslösevorrichtung ist Teil einer Fahrzeug-Druckluftbremse mit einem zwei Zylinderböden aufweisenden topfförmigen Zylinder. Dessen einer Zylinderboden ist membrankolbenartig mit einem kolbenstangenartigen Betätigungselement ausgebildet, welches einschließlich einer Kolbenstangen-Rückstellfeder in einem dem membrankolbenartigen Zylinderboden vorgelagerten Zylinderinnenraum angeordnet ist. Der andere Zylinderinnenraum ist auf der dem kolbenstangenartigen Betätigungselement abgewandten Seite angeordnet und mittels Druckluft beaufschlagbar. Die Membran selbst des membrankolbenartigen Zylinderbodens bildet eine einen zentralen Befestigungsbereich umgebende kreisringförmig umlaufend angeordnete Falte, deren axiale Faltentiefe von der jeweiligen Axialstellung des kolbenstangenartigen Betätigungselements abhängt.

Von der EP 0 974 484 B1 (s. dort 4) ist eine crashaktive Kopfstütze für Kraftfahrzeugsitze bekannt, bei welcher, ausgelöst durch das Signal eines Crashsensors, ein Kopfanlageteil mittels eines teleskopierbaren Zylinders unter Wirkung eines Druckfluids in Kopfanlageposition ausfahrbar ist.

Von der DE 103 55 773 B3 ist eine andere Kopfstütze für Kraftfahrzeugsitze bekannt, deren Kopfanlageteil durch Federspeicherentlastung in Kopfanlageposition verlagerbar ist, wobei als Auslösevorrichtung eine Elektromagnet dient.

Von der DE 198 145 992 A1 ist in Verbindung mit dem Befüllen eines Airbags ein Verschlusskolben bekannt, mit welchem etwa nach Art eines Steuerschiebers Zündgasdurchströmlöcher geschlossen werden können. Der Verschlusskolben kann auch als Membran ausgebildet sein.

Ausgehend von der eingangs beschriebenen Auslösevorrichtung gemäß der DE-PS 693 089, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Auslösevorrichtung zu schaffen, die einfach herzustellen ist.

Gemeinsam mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 wird diese Aufgabe mit dessen Kennzeichnungsmerkmalen dadurch gelöst, dass innerhalb des Zylinderwandbereichs und der beiden Zylinderböden nur ein einziger Zylinderinnenraum angeordnet ist und dass die Membran über einen Totpunkt hinweg von der Ruheposition in die Auslöseposition zu bewegen ist.

Dadurch, dass entsprechend der Erfindung innerhalb des Zylinderwandbereichs und der beiden Zylinderböden nur ein einziger Zylinderraum angeordnet ist, wird bei kompakter Bauweise eine einfache Bauform erzielt.

Entsprechend der Erfindung wird durch Erhöhung des Zylinderinnendrucks die Membran von einer Ruheposition in eine konvex nach außen gewölbte Auslöseposition bewegt. In der Ruheposition kann die Membran eine Überlänge bilden und konkav in den Zylinderinnenraum gewölbt sein. Alternativ kann die Membran in der Ruheposition eben ausgebildet sein. Bei einem erhöhten Zylinderinnendruck dehnt sich die Membran dann und wölbt sich nach außen in die Betätigungsposition vor.

Zur Vereinfachung der Herstellung der erfindungsgemäßen Auslösevorrichtung können der Zylinder und die Membran als Kunststoffspritzgussteil in einem Arbeitsgang hergestellt werden. Mit der Auslösevorrichtung sind sehr kurze Auslösezeiten erreichbar. Dabei wird der Zylinderinnenraum mit dem Fluid befüllt und schlagartig druckbeaufschlagt. Die Auslösevorrichtung erlaubt das Auslösen von Betätigungsvorrichtungen verschiedener Ausstattungseinheiten von Fahrzeugen, wie beispielsweise von crashaktiven Kopfstützen oder Airbag-Vorrichtungen.

Gemäß einer ersten Ausführungsform ist der Zylinderinnenraum mit einer Zuleitung verbunden, wobei das Fluid dem Zylinderinnenraum über die Zuleitung zuführbar ist. Auf diese Weise kann das Fluid außerhalb des Zylinderinnenraums gespeichert oder z.B. durch Verbrennung gebildet werden und im Bedarfsfall dem Zylinderinnenraum zugeleitet werden.

Einer weiteren Ausführungsform gemäß ist das Fluid von einer Flüssigkeit gebildet. Eine Flüssigkeit hat den Vorteil, der geringen Komprimierbarkeit. Wird beispielsweise an einer Stelle einer mit Flüssigkeit gefüllten Leitung ein Druck ausgeübt, so wird dieser im Wesentlichen unmittelbar an andere Positionen der Leitung übertragen.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die Zuleitung und der Zylinderinnenraum mit der Flüssigkeit gefüllt und bilden ein hydraulisches Gestänge, wobei der Zylinder über das hydraulische Gestänge druckbeaufschlagbar ist. Der Zylinderinnenraum ist also in der Ruheposition mit Flüssigkeit gefüllt und kann über das hydraulische Gestänge mit Druck be aufschlagt werden, wodurch sich die Membran nach außen wölbt. Auf diese Weise ist eine schnelle Reaktionszeit der Auslösevorrichtung gewährleistet, da Zeit zum Befüllen der Zuleitung eingespart wird.

Gemäß einer anderen Ausführungsform ist das Fluid von einem Gas gebildet. Die Verwendung eines Gases hat den Vorteil des geringeren Gewichtes. Zudem sind die Anforderungen an die Dichtigkeit des Zylinderinnenraums bei einem Gas geringer.

Gemäß einer abgewandelten Ausführungsform ist ein chemischer Energiespeicher vorhanden, welcher unter Gasbildung verbrennbar ist. Das kann beispielsweise ein explosives Pulver sein, welches durch Zündung verbrennt und dabei ein Gas bildet. Da die Verbrennung sehr schnell erfolgt, hat diese Ausführungsform den Vorteil der schnellen Auslösezeit. Ein im festen oder im flüssigen Aggregatzustand vorliegender Energiespeicher hat darüber hinaus den Vorteil, dass er wenig Raum einnimmt, bei einer Verbrennung aber ein großes Gasvolumen erzeugt. Ein fester oder flüssiger Energiespeicher kann daher direkt in den Zylinderinnenraum eingefüllt werden oder beispielsweise in einer Patrone vorgesehen sein, die in einem entsprechenden Sitz der Zylinderwand angeordnet ist.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Zuleitung mit einem unter Überdruck stehenden Gasspeicher verbindbar. Das hat den Vorteil, dass das Gas komprimiert in einem Druckspeicher auf engem Raum vorgehalten werden kann. Im Bedarfsfall kann beispielsweise durch Öffnen eines Ventils der Gasspeicher mit der Zuleitung verbunden werden, so dass der Zylinderinnenraum mit einem Druck beaufschlagt wird, der das konvexe Vorwölben der Membran verursacht.

Membran und Zylinder können getrennt gefertigt und anschließend, beispielsweise durch Verkleben, miteinander verbunden werden. Alternativ ist es beispielsweise möglich, die Membran und einen starren Zylinderwandbereich aus unterschiedlichen Materialien in einem Arbeitsgang im Zweikomponenten-Spritzgießverfahren zu fertigen.

Entsprechend einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist die Membran einstückig mit dem starren Zylinderwandbereich verbunden. Der membranartige Wandbereich und der starre Wandbereich können beispielsweise einstückig durch Spritzgießen aus demselben Material hergestellt werden. Die Membran weist dann eine geringere Wandstärke gegenüber der starren Zylinderwand auf. Die Ausführungsform erlaubt eine kostengünstige Fertigung.

Eine andere Ausführungsform besteht dann, dass die Ruhe- und die Auslöseposition jeweils stabile Positionen der Membran bilden. Auf diese Weise kann beispielsweise verhindert werden, dass aufgrund geringer Druckschwankungen im Zylinderinnenraum ein ungewolltes Auslösen der Vorrichtung stattfindet. Aufgrund des Totpunktes bewegt sich die Membran erst bei Erreichen eines bestimmten Zylinderinnendruckes in die Auslöseposition.

Einer weiteren Ausführungsform gemäß ist die Membran entgegen einer eigenelastischen Rückstellkraft von der Ruhe- in die Auslöseposition bewegbar. Nach dem Auslösen bewegt sich bei einem Abfall des Drucks im Zylinderinnenraum die Membran daher wieder in ihre Ruheposition zurück. Auf diese Weise ist es nicht erforderlich, dass die Membran nach dem Auslösen manuell in die Ruheposition zurück verstellt wird.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist an der Membran ein Stößel einstückig angebracht. Mit dem Stößel kann der Weg zwischen der Betätigungsvorrichtung und der Auslösevorrichtung überbrückt werden. Aufgrund einer einstückigen Verbindung des Stößels mit der Membran kann die Herstellung beispielsweise in einem Arbeitsgang durch Kunststoffspritzgießen erfolgen.

Einer weiteren Ausführungsform gemäß ist der Energiespeicher von einem Halteelement im Zylinder gehalten. Nach einem Auslösen kann der Auslösevorrichtung auf einfache Weise eine neue Patrone zugeführt wer den, wodurch die Auslösevorrichtung mit geringem Aufwand wieder in Funktionsbereitschaft versetzt werden kann.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist ein rückwärtiger Endbereich des Zylinders zum Austausch des Energiespeichers lösbar am Zylinder befestigt. Auch diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass ein chemischer Energiespeicher auf einfache Weise dem Zylinderinnenraum zugeführt werden kann.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den nicht zitierten Unteransprüchen sowie anhand der nachfolgenden Beschreibung eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels. Es zeigen:
1 eine Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Auslösevorrichtung in Ruheposition, wobei die Auslösevorrichtung mit einer Betätigungsvorrichtung zusammenwirkt und
2 in Anlehnung an 1 die Auslösevorrichtung in Betätigungsposition.
In den Zeichnungen ist eine Auslösungsvorrichtung insgesamt mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet. Gleiche Bezugsziffern auch unter Ergänzung von kleinen Buchstaben in den unterschiedlichen Figuren bezeichnen entsprechende Teile.
Die Auslösevorrichtung 10 umfasst gemäß 1 im Wesentlichen eine Zündvorrichtung 11, eine Pulverpatrone 12 sowie einen topfförmigen, als Kunststoffspritzgussteil ausgebildeten Zylinder 13 mit einem Zylinderboden 23, der als Membran 14 ausgebildet ist. Die Zündvorrichtung 11 ist über eine elektrische Leitung L mit einem Sensor S verbunden.
Die Membran 14 ist einstückig stoffschlüssig mit einem starren Zylinderwandbereich 25 verbunden. Die Membran 14 weist eine Dicke S1 auf, während der Zylinderwandbereich 25 eine größere Dicke S2 bildet. Die Membran 14 ist daher flexibel beweglich, während der Zylinderwandbereich 25 starr ist.
An einem rückwärtigen Endbereich 28 des Zylinders 13 ist ein Aufnahmeelement 29 befestigt, welches mit einem Passsitz 26 für die Pulverpatrone 12 versehen ist. Am Aufnahmeelement 29 ist ein Halteelement 30 zur Sicherung der Pulverpatrone 12 lösbar gehalten. In einer Ausnehmung 31 des Halteelements 30 ist die Zündvorrichtung 11 befestigt.
Im Crash-Fall wird vom Sensor S ein Signal an die Zündvorrichtung 11 übermittelt, woraufhin die Zündvorrichtung 11 das Zünden der Pulverpatrone 12 verursacht. Durch die Verbrennung des in der Pulverpatrone 12 enthaltenen pyrotechnischen Elements entstehen Verbrennungsgase 24 (siehe 2). Da ein Patronenkopf 27 der Pulverpatrone 12 in einen Zylinderinnenraum 15 ragt, strömen die Verbrennungsgase 24 direkt in den Zylinderinnenraum 15 und verursachen dort einen Überdruck. Bei einem Überdruck im Zylinderinnenraum 15 wird die flexible Membran 14 samt eines einstückig mit der Membran 14 verbundenen Stößels 16 aus der konkav in den Zylinderinnenraum 15 gewölbten Ruheposition (siehe 1) in Richtung x1 in die konvex gewölbte Betätigungsposition (siehe 2) bewegt.
In 1 ist eine Betätigungsvorrichtung V dargestellt, welche mit der Auslösevorrichtung 10 zusammenwirkt. Die Betätigungsvorrichtung V weist den Schwenkhebel 18 sowie einen weiteren Schwenkhebel 21 auf. Der Schwenkhebel 18 ist um eine Achse a schwenkbar gelagert und wird von einem nicht dargestellten Federelement in die in 1 dargestellte Position belastet. Der Schwenkhebel 18 weist einen Arm 17 sowie einen Arm 19 auf, wobei der Arm 17 mit dem Stößel 16 und der Arm 19 mit einem Fortsatz 22 des Schwenkhebels 21 zusammenwirkt. Ein Endbereich 20 des Arms 19 des Schwenkhebels 18 ist hakenförmig ausgebildet und steht in formschlüssigem Eingriff mit dem Fortsatz 22 des Schwenkhebels 21. Der Schwenkhebel 21 ist um eine Achse b schwenkbar gelagert.
Die Bewegung der Membran 12 in Richtung x1 hat zur Folge, dass der Stößel 16 eine Kraft auf den Hebelarm 17 ausübt und auf diese Weise den Schwenkhebel 18 entgegen dem Uhrzeigersinn in Richtung U2 verschwenkt. Das Hakenelement 20 des Arms 19 gerät daher gemäß 2 außer Eingriff mit einem Fortsatz 22 des Schwenkhebels 21. Auf diese Weise kann der Schwenkhebel 21 im Uhrzeigersinn U1 um seine Achse b verdreht werden. Ein hakenförmig ausgebildeter Arm 32 des Schwenkhebels 21 kann somit beispielsweise ein nicht dargestelltes Formschlusselement freigeben und damit das Entspannen eines Energiespeichers, wie einer Feder, bewirken.
Die Auslösevorrichtung 10 könnte alternativ in einer Kopfstütze gemäß der DE 103 55 773 B3 den im Ausführungsbeispiel vorhandenen Elektromagneten ersetzen. Der Stößel 16 könnte dabei die Schaltwippe der Kopfstütze betätigen.
Nach einmaligem Auslösen der Vorrichtung 10 kann die Pulverpatrone 12 ausgetauscht werden, indem die Einheit aus Halteelement 29 und Zündvorrichtung 11 vom Aufnahmeelement 29 gelöst wird. Die Pulverpatrone 12 kann dann aus dem Passsitz 26 entnommen und gegen eine neue Pulverpatrone 12 ausgetauscht werden. Nach Druckentlastung des Zylinderinnenraums 15 bewegt sich die Membran 14 aufgrund der eigenelastischen Rückstellkraft in Richtung x2 in die Ruheposition zurück.
Es sei noch erwähnt, dass mittels der erfindungsgemäßen Auslösevorrichtung 10 eine sehr hohe Auslösegeschwindigkeit erreichbar ist.

Claims

Auslösevorrichtung (10) für eine Betätigungsvorrichtung (V) für Ausstattungseinheiten von Fahrzeugen, wie z.B. für Kopfstützen, wobei die Auslösevorrichtung (10) ein Betätigungselement (14) aufweist, das wenigstens mittelbar mit der Betätigungsvorrichtung (V) zusammenwirkt, wobei das Betätigungselement (14) von einer Ruheposition in eine Auslöseposition bewegbar ist, wobei die Auslösevorrichtung (10) einen Zylinderwandbereich (25) und einen zwei Zylinderböden (23; 29, 30) aufweisenden topfförmigen Zylinder (13) umfasst, dessen einer Zylinderboden (23) als Membran (14) ausgebildet ist und das Betätigungselement bildet, welches bei Druckbeaufschlagung die Betätigungsvorrichtung (V) auslöst, wobei der Zylinderinnenraum (15) mit einem Fluid (24) befüll- und druckbeauschlagbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Zylinderwandbereichs (25) und der beiden Zylinderböden (23; 29, 30) nur ein einziger Zylinderinnenraum (15) angeordnet ist und dass die Membran (14) über einen Totpunkt hinweg von der Ruheposition in die Auslöseposition zu bewegen ist.
Auslösevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinderinnenraum (15) mit einer Zuleitung verbunden ist, wobei das Fluid (24) dem Zylinderinnenraum (15) über die Zuleitung zuführbar ist.
Auslösevorrichtung nach Anspruch 1 oder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid von einer Flüssigkeit gebildet ist.
Auslösevorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuleitung und der Zylinderinnenraum (15) mit der Flüssigkeit gefüllt sind und ein hydraulisches Gestänge bilden, wobei der Zylinder mittelbar oder unmittelbar über das hydraulische Gestänge druckbeaufschlagbar ist.
Auslösevorrichtung nach Anspruch 1 oder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid von einem Gas (24) gebildet ist.
Auslösevorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein chemischer Energiespeicher (12) vorhanden ist, welcher unter Gasbildung verbrennbar ist.
Auslösevorrichtung nach Anspruch 5 soweit dieser auf Anspruch 2 rückbezogen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuleitung mit einem unter Überdruck stehenden Gasspeicher verbindbar ist.
Auslösevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (14) einstückig mit dem starren Zylinderwandbereich (25) verbunden ist.
Auslösevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ruhe- und die Auslöseposition jeweils stabile Positionen der Membran (14) bilden.
Auslösevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (14) entgegen einer eigenelastischen Rückstellkraft von der Ruhe- in die Auslöseposition bewegbar ist.
Auslösevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass außen an der Membran (14) ein Stößel (16) einstückig angebracht ist.
Auslösevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiespeicher (12) von einem Halteelement (30) im Zylinder (13) gehalten ist.
Auslösevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein rückwärtiges Ende (28) des Zylinders (13) zum Austausch des Energiespeichers (12) lösbar am Zylinder (13) befestigt ist.
Auslösevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslösevorrichtung (10) als Teil einer Kopfstütze zur Auslösung einer Betätigungsvorrichtung (V) von Kopfstützen-Ausstattungseinheiten ausgebildet ist.
Auslösevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslösevorrichtung (10) als Teil einer Airbagvorrichtung zur Auslösung einer Betätigungsvorrichtung (V) von Airbag-Ausstattungseinheiten ausgebildet ist.