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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen pyrotechnischen Aktuator,
der in einem Automobil für
einen Insassen-Rückhalteapparat
verwendet werden kann.
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Zusätzlich zu
Rückhalteapparaten
des Airbag-Typs, die in Fahrzeugen als Insassenrückhalteapparate und als Fußgängerschutzapparate
verwendet werden, existieren beispielsweise auch Apparate zum Anheben
der Motorhaube des Fahrzeuges bei einer Kollision, um Fußgänger zu
schützen,
und Apparate zum Einfahren des Lenkrades (Einziehen des Lenkrades
nach vorne in das Fahrzeug).
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Diese
Apparate verwenden einen Aktuator eines pyrotechnischen Typs, in
welchem ein Kolben unter Verwendung der Kraft eines Sprengstoffes
bewegt wird. Die Explosionsenergie wird auf den Kolben als Druck übertragen,
so dass auf den Apparat selbst während
jeder Phase nach der Aktivierung des Aktuators Druck aufgebracht
wird.
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In
US 2003/0167959 A sind ein Zünder 6,
ein Kolben 8 und eine Kolbenstange 9 in einem
Gehäuse 2, 3 angeordnet.
An einem Umfangswandbereich des Kolbens 8 ist ein o-Ring 15 vorgesehen.
Wenn der Zünder 6 aktiviert
worden ist, wird der Kolben 8 so weggedrückt, dass
die Kolbenstange 9 aus dem Gehäuse 2, 3 vorsteht.
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen pyrotechnischen Aktuator
mit einem zylindrischen Gehäuse,
das an beiden Enden offen ist, einer elektrischen Zündvorrichtung,
die einen Öffnungsbereich
an einem Ende des zylindrischen Gehäuses verschließt, und
einem Kolben und einer Kolbenstange, die in das zylindrische Gehäuse so eingesetzt sind,
dass sie eine axiale Bewegung ausführen können. Das zylindrische Gehäuse weist
in einer Umfangsfläche
einen Gasauslassanschluss auf, wobei der Gasauslassanschluss vor
einer Aktivierung durch den Kolben blockiert und nach der Aktivierung
durch die Bewegung des Kolbens geöffnet wird.
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Ausführungsformen
der Erfindung werden anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:
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1 einen
Längsschnitt
eines pyrotechnischen Aktuators;
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2 einen
Längsschnitt
einer anderen Ausführungsform
eines pyrotechnischen Aktuators;
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3 einen
Längsschnitt
einer weiteren Ausführungsform
eines pyrotechnischen Aktuators, und
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4 eine
Ansicht eines Beispiels eines Schutzapparats für Menschen, in welchem der
pyrotechnische Aktuator von 1 vorgesehen
ist.
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Wenn
in der aus US 2003/0167959 A bekannten Vorrichtung nach einer Aktivierung
des Zünders 6 Gas
generiert wird, welches den Kolben 8 so verschiebt, dass
die Kolbenstange 9 vorsteht, dann kann das Gas nicht abströmen und
bleibt demzufolge das Innere des Gehäuses 2, 3 in
einem unter Druck gesetzten Status. Wenn dann der pyrotechnische
Aktuator aus dem Fahrzeugkörper
mit dem unter Druck stehenden Gehäuse 2, 3 entfernt
wird, können
Fragmente und dergleichen als Folge der Druckentlastung wegfliegen
und Verletzungen für
das Arbeitspersonal bedingen. Deshalb ist es unter Berücksichtigung
der Betriebssicherheit bevorzugt, insbesondere beim Zerlegen eines
Fahrzeugkörpers,
dass dieser Druck haltende Status des Aktuators nicht aufrecht gehalten
wird.
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Ein
Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen pyrotechnischen
Aktuator anzugeben, aus welchem nach einer Operation mit Gasdruck
der Druck abgelassen wird, um die Betriebssicherheit beim Zerlegen
eines Fahrzeugkörpers
zu steigern.
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Der
Querschnitt in Weitenrichtung, der entsteht bei einem Schnitt durch
den Aktuator in einer radialen Richtung, sollte vorzugsweise eine
kreisförmige
Form in dem zylindrischen Gehäuse
haben, könnte
jedoch auch, falls notwendig, eine dreieckige oder viereckige Form
haben, oder eine fünfeckige, eine
sechseckige oder eine andere polygonale Form, oder sogar eine elliptische
Form. Die in Querrichtung gesehene Querschnittsform des Kolbens
und der Kolbenstange werden, abhängig
von der in Querrichtung gesehenen Querschnittsform des zylindrischen Gehäuses gewählt.
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Die
elektrische Zündungsvorrichtung
kann entweder ein bekannter elektrischer Zünder allein sein, oder eine
Kombination aus einem elektrischen Zünder und einer kleinen Menge
eines ein Gas generierenden Mittels.
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Der
pyrotechnische Aktuator der vorliegenden Erfindung weist in einer
Umfangsfläche
des zylindrischen Gehäuses
einen Gasauslassanschluss auf. Der Gasauslassanschluss wird vor
einer Aktivierung durch die elektrische Zündungsvorrichtung blockiert,
und wird nach der Aktivierung geöffnet.
Wenn also die elektrische Zündungsvorrichtung
aktiviert ist, dann führt
der Kolben eine vorbestimmte Operation (eine axiale Bewegung) aus,
nach der durch den dann offenen Gasauslassanschluss Gas abgelassen wird.
Ein Resultat dieses Gasabblasens ist es, dass der Raum zwischen
der elektrischen Zündungsvorrichtung
und dem Kolben in einem Druckstatus mit nur mehr reduziertem Druck
verbleibt (Normaldruck oder Druck nahezu bei Normaldruck), und dass
der Kolben in seine Position vor der Aktivierung zurückkehrt,
wodurch er den Gasauslassanschluss wieder blockiert. Auf diese Weise
wird der unter Druck gesetzte Status beseitigt und ist die Betriebssicherheit beim
Zerlegen des Fahrzeugs verbessert.
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Weiterhin
kann durch Einstellen des Öffnungsquerschnitts
des Gasauslassanschlusses die Zeitdauer zum Ablassen des Gases (die
Menge des Gases, die pro Zeiteinheit abgelassen wird) eingestellt
werden, und kann demzufolge auch die Zurückziehungszeit für den Kolben
und die Kolbenstange eingestellt werden. Unter der hiermit angesprochenen
Reziprokation ist ein Prozess zu verstehen, bei welchem nach der
Aktivierung der elektrischen Zündungsvorrichtung
der Kolben und die Kolbenstange eine lineare Bewegung bis zu einem
maximalen Bewegungslimit ausführen,
und dann in ihre Ausgangsposition zurückkehren. Es ist anzumerken,
dass vorzugsweise entweder mehrere Gasauslässe in gleichen Intervallen
in der Umfangsfläche
des Gehäuses ausgebildet
sind, oder dass der Gasauslass so ausgebildet ist, dass der Schub
ausgeglichen wird, der generiert wird, wenn Gas durch den Gasauslassanschluss
abgelassen wird.
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen pyrotechnischen Aktuator,
bei dem der Kolben einen äußeren Durchmesser
hat, ähnlich
dem inneren Durchmesser des zylindrischen Gehäuses, welcher äußere Durchmesser
größer ist
als der Durchmesser des Öffnungsbereiches
des zylindrischen Gehäuses.
Die Kolbenstange ist integral mit dem Kolben ausgebildet und besitzt
einen äußeren Durchmesser,
der kleiner ist als der Durchmesser des Öffnungsbereiches des zylindrischen
Gehäuses.
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Durch
Korrelieren des Durchmessers des Kolbens mit dem Durchmesser des Öffnungsbereiches
des zylindrischen Gehäuses
kann der Kolben daran gehindert werden, nach einer Aktivierung aus dem
zylindrischen Gehäuse
herauszufliegen.
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf einen pyrotechnischen
Aktuator, bei welchem das zylindrische Gehäuse einen einwärts gewandten Flanschbereich
an der Seite des Öffnungsbereiches aufweist,
wobei der einwärts
weisende Flanschbereich ein Gasfluchtloch besitzt.
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Wenn
die elektrische Zündungsvorrichtung aktiviert
ist, derart, dass der Kolben und die Kolbenstange eine lineare Bewegung
ausführen,
wird Luft, die in dem Raum vorliegt, der umgeben wird durch den
Kolben, die Kolbenstange und das zylindrische Gehäuse (Luft,
welche in den Aktuator während
der Herstellung eintritt) komprimiert, so dass sie unter erhöhtem Druck
kommt. Dann wirkt diese komprimierte Luft so, dass sie die lineare
Ausfahr-Bewegung des Kolbens und der Kolbenstange behindert. Der
auf den Kolben nach der Aktivierung der elektrischen Zündungsvorrichtung
einwirkende Druck ist zwar beträchtlich
höher als
die Kompressionskraft der Luft in dem vorerwähnten Raum. Jedoch erzeugt
diese komprimierte Luft, solange diese Luft in dem Raum vorhanden
ist, einen Widerstand gegen die lineare Bewegung des Kolbens und
der Kolbenstange. Durch Anordnung des Gasfluchtlochs in dem einwärts weisenden
Flanschbereich wird dieser Raum jedoch unter normalem Druck gehalten,
so dass deshalb die lineare Bewegung des Kolbens und der Kolbenstange
gleichförmig
abläuft.
Es ist anzumerken, dass die Bewegungsgeschwindigkeit des Kolbens und
der Kolbenstange eingestellt werden kann durch Einstellen des Öffnungsquerschnitts
des Gasfluchtlochs.
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf einen pyrotechnischen
Aktuator, bei welchem das in dem einwärts weisenden Flanschbereich
vorgesehene Gasfluchtloch durch ein dichtendes Band oder ein Dichtklebeband
blockiert ist.
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Wenn
die elektrische Zündungsvorrichtung aktiviert
ist, derart, dass der Kolben und die Kolbenstange eine lineare Bewegung
ausführen,
dann wird Luft in dem Raum, der begrenzt wird von dem Kolben, der
Kolbenstange und dem zylindrischen Gehäuse, komprimiert und wird ihr
Druck erhöht.
Dieser Druck wirkt so, dass er der linearen Bewegung des Kolbens
und der Kolbenstange entgegenwirkt. Wenn jedoch in diesem Raum ein
vorbestimmter Druck erreicht wird (korrespondierend mit der Reißfestigkeit des
dichtenden Bandes), dann reißt
das dichtende Band, so dass erst dann das Gasfluchtloch in dem einwärts weisenden
Flanschbereich geöffnet
wird. Demzufolge fällt
der Innendruck in dem Raum und läuft
die lineare Bewegung des Kolbens und der Kolbenstange gleichförmig ab.
Diese Struktur ist zweckmäßig zur
Verwendung in einem Fall, in welchem die Bewegungsgeschwindigkeit
des Kolbens während einer
Operation verändert
wird.
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Das
Timing zum Zerreißen
des dichtenden Bandes zum Öffnen
des Gasfluchtloches wird eingestellt durch entsprechende Auswahl
der Festigkeit oder Stärke
(Dicke, Material, Kleber und dergleichen) des dichtenden Bandes
und des Durchmessers des Gasfluchtlochs.
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf einen pyrotechnischen
Aktuator, der weiterhin eine Vorrichtung aufweist, mit der verhindert
werden kann, dass sich der Kolben bewegt, ehe der pyrotechnische
Aktuator aktiviert wird.
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Durch
Anordnen einer solchen Vorrichtung kann der Kolben daran gehindert
werden, aus dem zylindrischen Gehäuse herauszufliegen, bevor
der Aktuator aktiviert wird, und zwar als Folge von Vibrationen
oder dergleichen, wie sie während
des normalen Gebrauchs des Fahrzeugs beim Fahren auf den pyrotechnischen
Aktuator einwirken können.
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Der
pyrotechnische Aktuator der vorliegenden Erfindung kann in unterschiedlichen
Rückhalteapparaten
für Menschen
verwendet werden, die in oder an einem Automobil installiert sind.
Hierbei umschreibt der Begriff "Mensch" sowohl Insassen
des Automobils als auch Fußgänger außerhalb
des Automobils.
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In
dem pyrotechnischen Aktuator der vorliegenden Erfindung liegt zur
Zeit der Aktivierung ein unter Druck gesetzter Teil vor, hingegen
liegt nach der Aktivierung kein unter Druck gesetzter Teil mehr vor.
Wenn also der pyrotechnische Aktuator aus einem Fahrzeug ausgebaut
wird, können
keine problematischen Situationen auftreten, bei denen Fragmente
herausfliegen und einen Mechaniker verletzen, als Folge des Freisetzens
des Drucks, was einträte,
wenn ein unter Druck stehender Teil nach wie vor vorliegen würde.
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(1) Der pyrotechnische
Aktuator von 1:
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1 ist
eine Längsschnittansicht
eines pyrotechnischen Aktuators 10.
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Ein
elektrischer Zünder 25 ist
in einem metallischen zylindrischen Gehäuse 11 montiert, das
im Querschnitt kreisförmig
sein. Der elektrische Zünder 25 blockiert
einen Öffnungsbereich 12 an
einer Endseite des zylindrischen Gehäuses 11. An der anderen Endseite
des zylindrischen Gehäuses 11 ist
ein einwärts
weisender Flanschbereich 13 ausgebildet. Ein von dem einwärts gerichteten
Flanschbereich 13 umgebener Teil wird als ein Öffnungsbereich 14 definiert.
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Der
elektrische Zünder 25 hat
einen Zünderkragen 26 und
einen Zündungsbereich 27.
Der elektrische Zünder 25 ist
in das zylindrische Gehäuse 11 so
eingepasst, dass der Zünderkragen 26 gegen
einen Stufenbereich 15 anliegt, der an einer inneren Umfangsfläche des
zylindrischen Gehäuses 11 vorgesehen
ist. Der elektrische Zünder 25 ist
an dem zylindrischen Gehäuse 11 durch
Umbördeln
eines Umfangsrandes (Bördelbereich 16)
des Öffnungsbereiches 12 an
einer Endseite festgelegt.
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Mehrere
(beispielsweise zwischen zwei und zehn und vorzugsweise zwischen
zwei und sechs) Gasauslassanschlüsse 18,
z. B. Bohrungen, sind in einer Umfangsfläche 17 des zylindrischen
Gehäuses 11 mit
gleichen Intervallen in Umfangsrichtung vorgesehen. Der Durchmesser
der Gasauslassanschlüsse 18 ist
festgelegt unter Berücksichtigung
des Verhältnisses
mit der Reziprokationszeit eines Kolbens 30 und dergleichen,
und kann z. B. eingestellt sein zwischen 0,5 und 3,0 mm, und liegt
vorzugsweise zwischen 1,0 und 2,0 mm.
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Der
metallische Kolben 30 kann eine axiale Bewegung in dem
zylindrischen Gehäuse 11 ausführen. Der äußere Durchmesser
des Kolbens 30 ist im Wesentlichen identisch mit oder nur
geringfügig
kleiner als der innere Durchmesser des zylindrischen Gehäuses 11,
ist jedoch größer als
der Durchmesser des Öffnungsbereichs 14.
Demzufolge kann der Kolben 30 eine Verschiebebewegung ausführen, wobei die äußere Umfangsfläche des
Kolbens 30 in Kontakt ist mit der inneren Umfangsfläche des
zylindrischen Gehäuses 11,
oder kann er sich mit einem geringen Spiel bewegen, das zwischen
der äußeren Umfangsfläche des
Kolbens 30 und der inneren Umfangsfläche des zylindrischen Gehäuses 11 vorliegt.
In jedem Fall kann zwischen der äußeren Umfangsfläche des Kolbens 30 und
zylindrischen Gehäuses 11 ein Schmiermittel
vorgesehen sein, damit sich der Kolben 30 leichtgängig bewegen
kann. In dem pyrotechnischen Aktuator 10 führt der
Kolben 30 nur eine einzige Reziprokation auf, und stellt
deshalb die Gleitbewegung kein Problem dar.
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An
seinem unteren Bereich hat der Kolben 30 einen zylindrischen
Schürzenabschnitt 31.
Der Zündungsbereich 27 des
elektrischen Zünders 25 ist in
einem säulenförmigen Raum 19 positioniert,
der von dem Schürzenabschnitt 31 umgeben
wird. Eine offene Endfläche
des Schürzenabschnitts 31 liegt
an dem Zünderkragen 26 an.
Durch Zusammenfügen des
Schürzenabschnitts 31 und
des elektrischen Zünders 25 wird
der Kolben 30 an seiner Position gehalten. Die äußere Umfangsfläche des
Schürzenabschnitts 31 liegt
den Gasauslassanschlüssen 18 entweder
sehr nahe gegenüber
oder steht sogar in Kontakt damit, so dass dadurch die Gasauslassanschlüsse 18 von
dem Schürzenabschnitt 31 blockiert
sind.
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Mit
dem Kolben 30 ist eine metallische Kolbenstange 32 integral
ausgebildet. Der äußere Durchmesser
der Kolbenstange 32 ist kleiner als der äußere Durchmesser
des Kolbens 30 und ist annähernd gleich oder geringfügig kleiner
als der Durchmesser des Öffnungsbereiches 14 im
zylindrischen Gehäuse 11.
Demzufolge kann die Kolbenstange 32 eine Verschiebebewegung
ausführen,
bei der die Außenumfangsfläche der
Kolbenstange 32 mit dem Öffnungsbereich 14 in
Kontakt ist, oder es kann ein geringfügiges Spiel vorliegen zwischen
der äußeren Umfangsfläche der
Kolbenstange 32 und dem Öffnungsbereich 14.
In jedem Fall kann zwischen der äußeren Umfangsfläche der
Kolbenstange 32 und dem Öffnungsbereich 14 ein
Schmiermittel vorgesehen sein. In dem pyrotechnischen Aktuator 10 führt die
Kolbenstange 32 nur eine einzige Reziprokation aus, so
dass die Verschiebebewegung kein nennenswertes Problem darstellt.
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Eine
Oberseite 33 der Kolbenstange 32 ist eben und
liegt in der gleichen Ebene wie der einwärts weisende Flanschbereich 13.
Eine axiale Bewegung des Kolbens 30 und der Kolbenstange 32 vor
einer Aktivierung wird verhindert durch Umbördeln eines Umfangsrandes der Öffnung (Bördelbereich 20)
des einwärts
weisenden Flanschbereiches 13 (Öffnungsbereich 14).
Es ist anzumerken, dass die Oberseite 33 der Kolbenstange 32 vor
der Aktivierung nach außen
aus dem Öffnungsbereich 14 vorstehen
kann. Ferner ist anzumerken, dass ein zylindrischer Raum 22 zwischen
der Kolbenstange 32 und dem zylindrischen Gehäuse 11 unter
normalem Druck stehen kann.
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In 1 ist
die Oberseite 33 der Kolbenstange 32 eben. Jedoch
kann die Oberseite 33 auch schräg geneigt oder gekrümmt sein,
abhängig
von der Verwendung des Rückhalteapparats
für Menschen,
spezifischer unter Abstimmung auf die Gestalt eines anderen Gliedes,
welches die Oberseite 33 kontaktiert. Zusätzlich können auf
einem Teil oder auf der gesamten Ebene, der geneigten oder gekrümmten Oberseite 33,
Unregelmäßigkeiten
ausgebildet sein.
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Als
Nächstes
wird eine Operation des pyrotechnischen Aktuators 10 beschrieben.
Wenn der elektrische Zünder 25 aktiviert
ist, wird Gas generiert (oder Hitze, Schockwellen oder dergleichen),
was bewirkt, dass der Innendruck um säulenförmigen Raum 19 ansteigt.
Nach Beaufschlagung durch diese Zunahme des Innendrucks im säulenförmigen Raum 19 führt der
Kolben 30 eine axiale Bewegung aus, wobei er den Bördelbereich 20 derart
durchbricht, dass die Kolbenstange 32 aus dem Öffnungsbereich 14 nach
außen
fährt.
Zu dieser Zeit wird der zylindrische Raum 22 komprimiert,
was darin zu einem Druckanstieg führt. Durch ausreichenden Druck,
der durch die Aktivierung des elektrischen Zünders 25 generiert
wird, kann die Kolbenstange 32 von der oberen Fläche des
zylindrischen Gehäuses 11 in
einem ausreichenden Maß ausfahren.
Die Kolbenstange 32 hält
in der Bewegung an, wenn ein Schulterbereich 35 des Kolbens 30 auf
eine innere Fläche 21 des
einwärts
weisenden Flanschbereiches 13 aufschlägt (Status der angehaltenen
Bewegung = maximaler Bewegungsstatus).
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Während dieses
Vorgangs führt
auch der Schürzenabschnitt 31 des
Kolbens 30 eine axiale Bewegung aus. Dadurch wird das Volumen
des säulenförmigen Raums 19 vergrößert und
werden die Gasauslassanschlüsse 18 freigegeben.
Das unter hohem Druck stehende Gas in dem säulenförmigen Raum wird durch die
Gasauslassanschlüsse 18 abgeblasen und
nimmt im Resultat der Innendruck in dem säulenförmigen Raum 19 ab.
Wenn der Innendruck im säulenförmigen Raum 19 nicht
länger
ausreicht, den Kolben 30 und die Kolbenstange 32 zu
stützen,
und auch wegen des Innendrucks des zylindrischen Raums 22,
dann kehren der Kolben 30 und die Kolbenstange 32 zurück zu ihren
Lagen vor der Aktivierung. Zu dieser Zeit hat der Innendruck im
säulenförmigen Raum 19 bis
auf Normaldruck oder nahezu bis auf Normaldruck abgenommen (es existiert
kein unter Druck stehender Teil mehr), so dass deshalb die Betriebssicherheit
während
einer späteren
Demontage sichergestellt ist.
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Durch
Einstellen der Ausgangsleistung des elektrischen Zünders 25 oder
des Gesamtöffnungsbereiches
der Gasauslassanschlüsse 18,
oder durch Einstellen beider Parameter, kann die Reziprokationszeit
für den
Kolben 30 und die Kolbenstange 32 eingestellt
werden (die Zeit, die erforderlich ist zwischen dem Status vor der
Aktivierung bis zu dem Status der angehaltenen Bewegung, und zurück zu dem Status
vor der Aktivierung). Der gesamte Öffnungsbereich der Gasauslassanschlüsse 18 wird
eingestellt durch Wählen
des Durchmessers und/oder der Anzahl der Gasauslassanschlüsse 18.
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Wenn
in 1 beispielsweise der gesamte Öffnungsbereich der Gasauslassanschlüsse 18 vergrößert wird
(und die Ausgangsleistung des elektrischen Zünders 25 konstant
bleibt), dann nimmt die Menge des Gases zu, das abgelassen wird,
wenn die Gasauslassanschlüsse 18 durch
die Bewegung des Kolbens 30 und der Kolbenstange 32 geöffnet werden,
und wird deshalb die Zeit verkürzt,
die erforderlich ist von dem Status der angehaltenen Bewegung zur
Rückkehr
des Kolbens 30 und der Kolbenstange 32 (die Reziprokationszeit
des Kolbens). Andererseits ist die Reziprokationszeit des Kolbens
verlängert,
wenn der gesamte Öffnungsquerschnitt
der Gasauslassanschlüsse 18 vermindert
wird.
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(2) Der pyrotechnische
Aktuator von 2:
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2 ist
eine Längsschnittansicht
eines pyrotechnischen Aktuators 100. Der in 2 gezeigte pyrotechnische
Aktuator 100 hat eine substanziell identische Struktur,
wie der pyrotechnische Aktuator 10 von 1.
Deshalb werden nur unterschiedliche Teile davon erläutert. Bezugszeichen,
wie die in 1 verwendeten, heben identische
Komponenten in 2 hervor.
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In 2 ist
in der Umfangsfläche
des Zündungsbereiches 27 des
elektrischen Zünders 25 eine ringförmige Nut 28 vorgesehen.
In die ringförmige Nut 28 ist
ein O-Ring 29 eingepasst. Der O-Ring 29 ist aus
Gummi oder Kunststoff hergestellt und kontaktiert die innere Umfangsfläche des
Schürzenabschnitts 31 des
Kolbens 30. Die durch den Kontakt zwischen dem O-Ring 29 und
der inneren Umfangsfläche
des Schürzenabschnitts 31 generierte
Reibungskraft wirkt so, dass sie vor einer Aktivierung eine axiale
Bewegung des Kolbens 30 und der Kolbenstange 32 verhindert.
Der gebördelte
Bereich 20 der 1 ist in diesem Fall nicht vorgesehen.
Es ist jedoch möglich,
dass sowohl der O-Ring 29 als auch der gebördelte Bereich 20 miteinander
vorgesehen sind.
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(3) Der pyrotechnische
Aktuator von 3:
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3 ist
eine Längsschnittansicht
eines pyrotechnischen Aktuators 200. Der in 3 gezeigte pyrotechnische
Aktuator 200 hat eine substanziell identische Struktur,
wie der pyrotechnische Aktuator 10 von 1.
Deshalb werden nur unterschiedliche Teile davon erläutert. Identische
Bezugszeichen, wie in 1, heben identische Komponenten
in 3 hervor.
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In
dem einwärts
weisenden Flanschbereich 13 ist zumindest ein Gasfluchtloch 38,
z. B. eine Bohrung, vorgesehen. Vor dem Gasfluchtloch 38 ist
von der inneren Oberfläche 21 her,
wie in 1 gezeigt, ein ringförmiges dichtendes Band 24 festgeklebt.
Als das dichtende Band 24 kann ein Band aus Aluminium oder
rostfreiem Stahl verwendet werden, das eine Klebeschicht trägt. Das
Reißtiming
des dichtenden Bandes 24 kann eingestellt werden durch
Korrelieren der Dicke, des Materials, des Klebertyps und dergleichen,
des dichtenden Bandes 24 mit dem Durchmesser des Gasfluchtloches 38.
Es ist anzumerken, dass das Gasfluchtloch 38 sogar offen
sein kann, und kein dichtendes Band 24 darüber geklebt
wird.
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Als
Nächstes
wird eine Operation des pyrotechnischen Aktuators 200 erläutert. Wenn
der elektrische Zünder 25 aktiviert
ist, wird Gas (oder Hitze, Schockwellen oder dergleichen) generiert,
was bewirkt, dass der Innendruck im säulenförmigen Raum 19 ansteigt.
Nachdem der Kolben 30 diese Innendruckzunahme im säulenförmigen Raum 19 aufnimmt,
wird der Kolben 30 verschoben, um eine axiale Bewegung
auszuführen,
wobei auch die Kolbenstange 32 eine axiale Bewegung durchführt, um
aus dem Öffnungsbereich 14 nach
außen
vorzustehen.
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Als
Resultat der Bewegung des Kolbens 30 wird der zylindrische
Raum 22 komprimiert, was zu einer Zunahme des Luftdrucks
darin führt.
Wenn das dichtende Band 24 dieser Drucksteigerung nicht mehr
länger
widerstehen kann, bricht das Band 24, so dass das Gasfluchtloch 38 geöffnet wird
und der Innendruck im den zylindrischen Raum 22 rasch abfällt. Daraus
ergibt sich, dass die lineare Bewegung des Kolbens 30 und
der Kolbenstange 32 rasch ablaufen, bis der Schulterbereich 35 des
Kolbens 30 an der inneren Fläche 21 des einwärts weisenden Flanschbereiches 13 anschlägt.
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Während dieses
Vorgangs führt
auch der Schürzenabschnitt 31 des
Kolbens 30 eine axiale Bewegung aus. Dadurch wird das Volumen
des säulenförmigen Raums 19 vergrößert und
werden die Gasauslassanschlüsse 18 freigegeben.
Auf diese Weise wird das unter hohem Druck stehende Gas in dem säulenförmigen Raum 19 durch
die Gasauslassanschlüsse 18 abgelassen,
so dass im Resultat der Innendruck im säulenförmigen Raum 19 abnimmt. Wenn
der Innendruck im säulenförmigen Raum 19 nicht
mehr länger
ausreicht, den Kolben 30 und die Kolbenstange 32 abzustützen, dann
kehren der Kolben 30 und die Kolbenstange 32 zurück zu ihren
Positionen, die sie vor der Aktivierung hatten. Zu dieser Zeit hat
der Innendruck in den säulenförmigen Raum 19 zu
normalem Druck oder nahezu normalem Druck abgenommen. Dadurch ist
die Betriebssicherheit im Falle einer späteren Demontage sichergestellt.
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(4) Ein Beispiel, bei
dem der pyrotechnische Aktuator von 1 verwendet
wird, ist in 4 gezeigt.
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4 ist
eine Ansicht, die ein Beispiel eines Fußgänger-Schutzapparates (Hauben-Anheeapparat
eines Fahrzeugs) zeigt, bei dem der pyrotechnische Aktuator 10 von 1 eingesetzt
ist. Es ist anzumerken, dass die Kolbenstange 32 mit einem
Fitting 60 verbunden ist, und deshalb schon vor der Aktivierung
geringfügig
aus dem Öffnungsbereich 14 des
zylindrischen Gehäuses 11 vorsteht. 4 illustriert
nur eine Operation, die unter Verwendung des pyrotechnischen Aktuators 10 ausgeführt wird,
und reflektiert keine tatsächlichen
Abmessungen.
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An
jeder Seite in der Breitenrichtung eines Fahrzeugs 50 ist
ein pyrotechnischer Aktuator 10 vorgesehen (obwohl in der
Zeichnung nur ein einziger pyrotechnischer Aktuator 10 illustriert
ist). Die Kolbenstange 32 ist jeweils mit einer Haube,
z. B. einer Motorhaube 51 verbunden, und zwar durch einen stabförmigen Support 61,
der von beiden Seiten durch zwei substanziell halbkreisförmige Fittings 60 eingeklemmt
ist (in der Zeichnung ist nur ein Fitting 60 gezeigt).
Der Fitting 60 ist an einer vorbestimmten Position an der
Motorhaube 51 fixiert. Der Support 61 wird zwischen
den zwei Fittings 60 in der Weitenrichtung des Fahrzeugs 50 gehalten,
so dass er sich drehen kann, ohne herauszufallen. Der Fitting 60 kann eine
gekrümmte
Fläche
haben, die mit der Umfangsflächenform
der Kolbenstange 32 korrespondiert. Alternativ kann ein
Fitting 60 mit der Form einer ebenen Platte verwendet werden,
und kann die Kolbenstange 32, die den Fitting 60 kontaktiert,
eine zumindest teilweise ebene Form haben.
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Durch
Verbinden der Kolbenstange 32 und der Motorhaube 51 unter
Verwendung des Fittings 60 und des Supports 61 auf
die beschriebene Weise, kann die Motorhaube 51 (oder ein
Kofferraumdeckel) unter einem optionalen Winkel angestellt werden, wenn
sich die Kolbenstange 32 hebt bzw. ausfährt.
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Wenn
der Frontbereich des Fahrzeugs 50 mit einem Fußgänger kollidieren
sollte, dann wird der elektrische Zünder 25 aktiviert,
und zwar durch ein Kommando, das ausgegeben wird von einem Aufpralldetektionssensor.
Eine elektronische Steuereinheit (ECU) gibt daraufhin das Kommando
aus und im Resultat werden der Kolben 30 und die Kolbenstange 32 ausgefahren.
Dadurch wird die Motorhaube 51, die mit der Kolbenstange 32 in
Kontakt ist, rasch angehoben. 4 zeigt
einen Status, in welchem die Kolbenstange 32 zu ihrem oberen
Limit angehoben ist.
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Wenn
nun die Vorderfläche
des Fahrzeugs 50 mit dem Fußgänger kollidiert, wird häufig der
Fußgänger ausgehoben
und gegen die Motorhaube 51 geschleudert. In diesem Fall,
obwohl die Motorhaube 51 selbst weich sein kann, wären doch
Motorkomponenten wie ein Zylinderblock und eine Nockenwellenabdeckung,
die direkt unterhalb der Motorhaube installiert sind, außerordentlich
hart. Wenn dann der Fußgänger gegen
die Haube 50 geschleudert wird, kann er mit diesen harten
Komponenten durch die Haube 51 kollidieren, was die Ernsthaftigkeit
einer Verletzung erhöhen
würde.
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Wenn
jedoch, wie in 4 gezeigt, der pyrotechnische
Aktuator 10 aktiviert ist, dann fliegt die Motorhaube 51 nach
oben, so dass zwischen der Motorhaube 51 und den harten
Komponenten ein Zwischenraum gebildet wird. Daraus resultiert, dass
der Aufprall, dem der Fußgänger ausgesetzt
wird, wenn er gegen die Motorhaube 51 geschleudert wird,
erheblich gemildert wird.
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Nach
einer vorbestimmten Zeitperiode (einer Zeitperiode, abgeleitet von
vergangenen Unfalldaten und dergleichen, und die ausreichend lang
ist, um sicherzustellen, dass ein Fußgänger tatsächlich entsprechend geschützt wird),
kehrt die Kolbenstange 32 in ihre Position vor der Aktivierung
zurück,
und die Motorhaube 51 kehrt ebenfalls in die Ausgangsposition
zurück.
Es wird dabei davon ausgegangen, dass der Fußgänger dann nicht mehr länger in
Kontakt ist mit der Motorhaube 51, und dass deshalb ein
Schutz für
den Fußgänger in
ausreichendem Maß zuvor
erbracht worden ist. Weiterhin wirkt die Gasentladung durch die
Gasauslassanschlüsse 18 so,
dass sie einen Abpolsterungseffekt erzeugt, wenn der Fußgänger auf
die Motorhaube 51 aufschlägt, so dass der Schock, dem
der Fußgänger ausgesetzt
wird, weiter gemildert wird.
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Sobald
die Operation des pyrotechnischen Aktuators 10 beendet
ist, kehrt der Innenraum des säulenförmigen Raums 19 zurück zum Normaldruck oder
nahezu zum Normaldruck. Deshalb existiert dann kein unter Druck
stehender Teil mehr, wenn der pyrotechnische Aktuator 10 während einer
Demontage oder Teildemontage des Fahrzeugs 50 nach dem Unfall
entfernt wird. Dadurch ist auch die Betriebssicherheit für das Mechanikerpersonal
sichergestellt.
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Die
auf diese Weise beschriebene Erfindung kann, wie dies offensichtlich
ist, auf verschiedene Weisen ausgeführt werden. Solche Variationen
verlassen nicht den Sinngehalt und den Schutzumfang der Erfindung.
Derartige Modifikationen, wie sie für Fachleute auf diesem Gebiet
offensichtlich sind, sollen vom Schutzbereich der nachfolgenden
Ansprüche
umfasst sein.