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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen pneumatischen, insbesondere
einen pyrotechnischen Aktuator für
eine aktive Haube eines Kraftfahrzeuges.
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Unter
einer aktiven Haube wird eine Haube verstanden, die bei einem Unfall
durch einen oder mehrere Aktuatoren automatisch angehoben wird, um
den Abstand zwischen der Haube und darunterliegenden, schwer verformbaren
Teilen des Kraftfahrzeuges zu vergrößern und so einem eventuell
auf die Haube aufschlagenden Fußgänger einen
verlängerten
Bremsweg zur Verfugung zu stellen. So soll vermieden werden, dass
der Fußgänger mit
einer Geschwindigkeit auf die nicht verformbaren Karosserieteile
prallt, die zu lebensgefährlichen
Verletzungen führen
kann.
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Es
sind bereits diverse pneumatische, insbesondere pyrotechnische,
Aktuatoren für
diesen Zweck vorgeschlagen worden, die Gasgeneratoren, wie sie auch
von Airbags bekannt sind, einsetzen, um die Haubenbewegung anzutreiben.
Diese pyrotechnischen Aktuatoren haben eine vorteilhaft kurze Ansprechzeit,
da sie im Allgemeinen elektrisch gezündet werden und daher zu ihrer
Aktivierung nicht zeitaufwändig
massive Teile beschleunigt werden müssen, und sie erzielen eine
starke Beschleunigung der Haube, so dass diese ihre angehobene Stellung
in kürzester
Zeit erreicht. Nachteilig ist jedoch, dass die herkömmlichen
Aktuatoren dieses Typs nicht reversierbar sind. Das heißt, sie
taugen jeweils nur zum einmaligen Gebrauch und müssen anschließend ausgetauscht
werden. Eine Fehlauslösung
der Aktuatoren macht daher jedesmal einen kostspieligen Werkstattaufenthalt
erforderlich. Da es schwerlich möglich
ist, ein Auslösen
der Aktuatoren bei einem Unfall zu vermeiden, falls die Haube vom
Unfallgeschehen nicht betroffen ist, sind die Reparaturkosten eines
mit pyrotechnischen Aktuatoren ausgestatteten Fahrzeuges nach einem
Unfall in der Regel höher
als die eines Fahrzeug, das diese Aktuatoren nicht aufweist.
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Ein
weiteres Problem der herkömmlichen pneumatischen
Aktuaturen ist, dass durch deren Betätigung der feste Halt der Haube
an der Karosserie in ihrer normalen Position verloren geht. Entweder
ist nach Betätigung
der Aktuatoren die Haube gegen die Karosserie im Rahmen des Zylinderhubs
der Aktuatoren locker beweglich, oder sie bleibt in der angehobenen
Stellung gefangen. In beiden Fällen
ist ein Weiterfahren nach Auslösung
der Aktuatoren mit erheblichen Sicherheitsrisiken behaftet, auch
wenn das Fahrzeug ansonsten nicht wesentlich beschädigt ist, so
dass in der Regel Fachpersonal zu Hilfe gerufen werden muss, um
das Fahrzeug wieder flott zu machen.
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Es
besteht daher Bedarf nach einem pneumatischen Aktuator für eine aktive
Haube, der in der Lage ist, nach einem Auslösen die Haube selbsttätig in die
Normalstellung zurückzuführen, so
dass die Fahrtüchtigkeit
des Fahrzeugs nicht allein durch die Haubenauslösung beeinträchtigt werden
kann.
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Die
Aufgabe wird dadurch gelöst,
dass bei einem pneumatischen Aktuator mit einer Druckgasquelle,
einem zwischen einer Ruhestellung und einer ausgefahrenen Stellung
bewegbaren Kolben, der mit dem Zylinder eine mit der Druckgasquelle
verbundene und zum Bewegen des Kolbens aus der Ruhestellung mit
einem ersten Teil des Druckgases der Druckgasquelle beaufschlagbare
erste Arbeitskammer begrenzt, eine zweite Arbeitskammer zum Bewegen des
Kolbens in die Ruhestellung mit einem zweiten Teil von deren Druckgas
beaufschlagbar ist. Mit anderen Worten wird bei dem erfindungsgemäßen Aktuator
das Druckgas der Druckgasquelle nacheinander für die Anhebung der aktiven
Haube und anschließend
für eine
Zurückbewegung
der Haube in ihre Normalposition benutzt.
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Die
Druckgasquelle kann wenigstens einen pyrotechnischen Gasgenerator
umfassen. Diese auch für
Airbags eingesetzten Gasgeneratoren können große Gasmengen unter hohem Druck
mit geringer Schaltverzögerung
liefern.
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Um
die Verzögerung
zwischen der Beaufschlagung des Zylinders mit dem ersten Teil bzw. dem
zweiten Teil des Druckgases zu bewirken, können in der Druckgasquelle
zwei pyrotechnische Gasgeneratoren zur Erzeugung des ersten bzw.
des zweiten Teils des Druckgases vorgesehen sein, die nacheinander
gezündet
werden.
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Einer
zweiten Ausgestaltung zufolge ist ein Verzögerungsglied in einer sich
von der Druckgasquelle zu der zweiten Arbeitskammer erstreckenden Leitung
vorgesehen. Dieses Verzögerungsglied
ermöglicht
es, einen einzigen pyrotechnischen Gasgenerator für die Erzeugung
sowohl des ersten als auch des zweiten Teils des Druckgases zu nutzen.
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Das
Verzögerungsglied
kann auf einfache Weise im Wesentlichen durch ein Speichervolumen gebildet
sein, das über
ein erstes Ventil mit der Druckgasquelle und über ein zweites Ventil mit
der zweiten Arbeitskammer verbunden ist.
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Das
erste Ventil ist vorzugsweise ein druckgesteuertes Einwegventil,
welches den zweiten Teil des Druckgases in die zweite Arbeitskammer
einlässt,
ohne dafür
eines externen Steuersignals zu bedürfen.
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Das
zweite Ventil ist vorzugsweise ein elektrisch gesteuertes Schaltventil,
welches zu einem geeigneten Zeitpunkt, vorzugsweise mit einer vorgegebenen
Verzögerung
nach Zünden
des pyrotechnischen Gasgenerators, das Gas aus dem Speichervolumen
in die zweite Arbeitskammer durchlässt.
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Ein
Schließkörper des
zweiten Ventils kann durch einen Elektromagneten, oder durch ein
temperaturabhängig
seine Gestalt änderndes
Element wie etwa ein Bimetallelement, oder ein Gedächtnislegierungselement
angetrieben sein. Beim Verwenden eines Bimetallelements und insbesondere
eines Gedächtnislegierungselements
kann die benötigte
Verzögerung
der Ventilöffnung
daraus resultieren, dass das Bimetallelement bzw. das Gedächtnislegierungselement
bei Beaufschlagung mit einem Heizstrom oder Erwärmung auf andere Weise eine
bestimmte Zeit benötigt,
um eine Temperatur zu erreichen, bei der es das Ventil öffnet.
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Vorzugsweise
ist das temperaturabhängig gestaltändernde
Element durch die Wärme
des Druckgases auf die zum Öffnen
des zweiten Ventils erforderliche Temperatur erwärmbar.
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Das
benötigte
Speichervolumen kann auf einfache Weise durch eine sich zwischen
den Ventilen erstreckende Rohrleitung gebildet sein. Dabei sind
zweckmäßigerweise
die Ventile benachbart zu entgegengesetzten Enden des Zylinders
angeordnet.
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Das
Verzögerungsglied
ist zweckmäßigerweise
eingerichtet, um das zweite Ventil erst zu öffnen, nachdem der Kolben die
maximal ausgefahrene Stellung erreicht hat. Die Energie des zweiten
Teils des Druckgases wird somit nicht zum Dämpfen der Anhebung der Haube,
sondern ausschließlich
zum Antreiben der Bewegung des Kolbens zurück in die Ruhestellung genutzt.
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Einer
besonders bevorzugten Ausgestaltung zufolge hat der Zylinder in
einem mittleren Bereich eine größere lichte
Weite als in wenigstens einem seiner Endbereiche. Dies führt dazu,
dass während der
Bewegung des Kolbens aus der Ruhestellung ein Teil des in die erste
Arbeitskammer eingespeisten Druckgases an dem Kolben vorbei streichen
kann und an dessen entgegengesetzter Seite ein Gaspolster bildet,
welches die Kolbenbewegung kurz vor Erreichen der maximal angehobenen
Stellung weich dämpft.
Auf diese Weise werden übermäßige Schwingbewegungen
der angehobenen Haube vermieden, die die Schutzwirkung des Anhebens
der Haube beeinträchtigen.
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Um
zu vermeiden, dass sich gegen Ende der Kolbenbewegung in der durch
die Bewegung verkleinerten der beiden Arbeitskammern ein unzweckmäßig hoher
Gegendruck aufbaut, kann vorgesehen sein, dass die erste und/oder
die zweite Arbeitskammer über
eine Drosselstelle mit der Umgebung kommuniziert.
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Der
Kolben ist vorzugsweise in der Ruhestellung verriegelbar.
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Eine
Verriegelung des Kolbens ist dann zweckmäßigerweise durch Druckgasbeaufschlagung lösbar.
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Gegenstand
der Erfindung ist auch ein Kraftfahrzeug mit einer aktiven Haube,
die an einem Rahmen des Kraftfahrzeugs über Aktuatoren wie oben definiert
gehalten ist.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung von Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf die beigefügten
Figuren. Es zeigen:
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1 ein
Kraftfahrzeug mit einer von Aktuatoren in einer angehobenen Stellung
gehaltenen Haube;
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2 eine
perspektivische auseinandergezogene Ansicht eines Aktuators gemäß der Erfindung;
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3 einen
schematischen Schnitt durch den Aktuator der 2 in verriegeltem
Zustand;
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4 den
Kolben des Aktuators;
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5 einen
Schnitt durch ein eingangsseitiges Ventil eines Verzögerungsgliedes;
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6 den
Aktuator im entriegelten und teilweise angehobenen Zustand; und
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7 einen
Schnitt durch ein ausgangssei tiges Ventil eines Verzögerungsgliedes.
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1 zeigt
schematisch ein Kraftfahrzeug mit einer Motorhaube 1, die
durch benachbart zum vorderen bzw. hinteren Rand der Haube 4, 2 angeordnete
Aktuatoren 5, 3 in einer gegenüber einer Normalstellung, in
der sie mit benachbarten Karosserieteilen 6 bündig ist,
angehobenen Stellung gehalten ist. Die Haube 1 ist ausschließlich durch
die Aktuatoren 3, 5 unterstützt.
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2 zeigt
eine perspektivische auseinandergezogene Ansicht eines der zwei
hinteren Aktuatoren 3. Er umfasst einen langgestreckten
Zylinder 7, der zwei Befestigungsflansche 8 zur
Montage des Zylinders 7 an einem starren Rahmen des Kraftfahrzeuges
trägt.
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Eine
an einen Zylinderdeckel 16 des Zylinders 7 austretende
Kolbenstange 18 ist an ihrer Spitze mit einem Gewinde versehen.
Das Gewinde ist vorgesehen, um in einen Scharnierträger 19 eingeschraubt
zu werden, an dem ein Lenker oder, im bevorzugten Fall eines Eingelenkscharniers,
ein fest an der Haube 1 angebrachtes Scharnierteil 17 angelenkt
ist. Ein Pufferstück 20 aus
Hartgummi oder einem anderen geringfügig elastisch verformbaren
Material mit einer zentralen Bohrung 21 ist vorgesehen, um
auf die Kolbenstange 18 aufgesteckt und in der Ruhestellung
des Aktuators zwischen dem Scharnierträger 19 und dem Zylinderdeckel 16 eingeklemmt
und verformt zu werden. Hierfür
ist die Kolbenstange 18 im Ruhezustand in dem Zylinder 7 verriegelt,
wie im Folgenden noch genauer beschrieben wird. Die Verformung des
Pufferstücks 20 ist
stark genug, um eine Rückstellkraft
des Pufferstücks 20 hervorzurufen,
die größer ist
als jede unter normalen Betriebsbedingungen, beim Fahren oder beim Öffnen und
Schließen
der Haube 1, auf die Haube wirkende Kraft. So findet unter
normalen Betriebsbedingungen keine zusätzliche Verformung des Pufferstücks 20 statt,
das heißt,
der Scharnierträger 19 ist effektiv
unbeweglich in Bezug auf den Zylinder 7 und die diesen
tragende Karosserie.
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An
einem unteren Ende des Zylinders 7 ist ein Gaseinlassflansch 9 mit
Einlassöffnung 10 angeordnet.
Ein Gasgeneratorträger 11 ist
vorgesehen, um über
ein Verzweigungsstück 15 gasdicht
an dem Einlassflansch 9 befestigt zu werden. Der Gasgeneratorträger 11 weist
Kammern für
drei Gasgeneratoren 12 auf, die mit der Einlassöffnung 10 verbunden sind.
In einem Durchgang zwischen jeder Kammer und dem Verzweigungsstück 15 kann
jeweils eine in der Figur nicht gezeigte zerstörbare Trennwand in dem Gasgeneratorträger 11 angebracht
sein, die aufreißt,
wenn der Gasgenerator 12 in der ihr zugeordneten Kammer
gezündet
wird, die aber einen in der ihr zugeordneten Kammer untergebrachten
Gasgenerator 12 davor schützt, durch die Explosion eines Gasgenerators 12 in
einer benachbarten Kammer mitgezündet
zu werden.
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Ein
an der vom Zylinder 7 abgewandten Seite des Gasgeneratorträgers 11 zu
montierender Deckel 13 enthält eine elektronische Zündschaltung,
die jeweils bei Empfang eines Zündbefehls über ein
Signalkabel 14 einen der Gasgeneratoren 12 zündet.
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Der
Aktuator der 2 ist somit in der Lage, drei
Aufstellbewegungen der Haube 1 anzutreiben, bevor er verbraucht
ist und ausgetauscht werden muss.
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Es
liegt auf der Hand, dass auch mehr oder weniger als drei Gasgeneratoren 12 in
dem Gasgeneratorträger 11 untergebracht
sein können.
Die Zahl der Gasgeneratoren wird im Allgemeinen jedoch nicht größer sein als
fünf oder
sechs, da die Zahl der zu erwartenden Haubenaufstellbewegungen während der
Lebensdauer eines Kraftfahrzeuges beschränkt ist.
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Grundsätzlich käme auch
ein Gasgeneratorträger
mit einem einzigen Gasgenerator in Frage, der dann jedes Mal nach
einer Aufstellung der Haube 1 ausgetauscht werden müsste, während der
Zylinder selber im Fahrzeug verbleiben könnte. Ein Austausch des Generatorträgers, der
dann nach jeder Aufstellung der Haube 1 erforderlich wäre, würde jedoch
erhebliche Sicherheitsvorkehrungen erfordern, die in einer Kfz-Werkstatt
nur schwierig zu gewährleisten
sind.
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Das
Verzweigungsstück 15 hat
drei Anschlüsse,
von denen einer mit dem Gasgeneratorträger 11, der zweite
mit der Einlassöffnung 10 des
ersten Gaseinlassflansches 9 und der dritte mit einem Einwegventil 41 verbunden
ist. 3 zeigt einen schematischen Schnitt durch das
Verzweigungsstück 15 und
das Einwegventil 41. In die Wand eines Leitungsstücks 42,
das den Gasgeneratorträger 11 mit der
Einlassöffnung 10 verbindet,
ist ein kegelförmiger Durchgang 43 gebohrt,
der in eine Ventilkammer 44 mündet. In der Ventilkammer 44 sind
eine Kugel 45 und eine Schraubenfeder 46 untergebracht,
die die Kugel 45 dicht in den kegelförmigen Durchgang 43 hineindrückt. Von
den dem Durchgang 43 gegenüberliegenden Ende der Ventilkammer 44 geht
eine Rohrleitung 47 aus. Um auszuschließen, dass die Kugel 45 dicht
gegen den Eingang der Rohrleitung 47 gedrückt wird,
ist dieser als ein kurzer in die Ventilkammer 44 eingreifender
geschlitzter Stutzen 48 ausgeführt.
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Die
Rohrleitung 47 erstreckt sich, wie in 2 zu
erkennen, zu einer Einlassöffnung
eines zweiten Ventils 49, hier eines Magnetventils, das
normalerweise eine zweite Einlassöffnung am oberen Ende des Zylinders 7 geschlossen
hält.
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4 zeigt
den Zylinder 7 der 2 in einem
axialen Schnitt. Eine interne Kammer 23 des Zylinders 7 ist
gegliedert in eine Hauptkammer 24 und eine Vorkammer 25,
die jeweils von zylindrischer Form und zueinander koaxial sind.
Der freie Durchmesser der im unteren Bereich des Zylinders angeordneten
Vorkammer 25 ist deutlich kleiner als derjenige der Hauptkammer 24.
Eine Bohrung 26 erstreckt sich zwischen der Vorkammer 25 und
der ersten Einlassöffnung 10.
Die von dem zweiten Ventil 49 versperrte zweite Einlassöffnung 50 mündet direkt
in den oberen Bereich der Kammer 23.
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Die
Kolbenstange 18 hängt
zusammen mit einem Kolben 22, der sich in seiner in der
Figur gezeigten Ruhestellung am unteren Ende der Kammer 23 befindet.
Der in 5 in einer perspektivischen Ansicht gezeigte Kolben 22 umfasst
eine Kolbenplatte 27, die den Querschnitt der Hauptkammer 24 ausfüllt und
sie in eine untere und eine obere Arbeitskammer 51 bzw. 52 unterteilt,
und einen von der Kolbenplatte 27 nach unten in die Vorkammer 25 hinein abstehenden
Zapfen 28. In einem oberen Bereich der Vorkammer 25,
zwischen der Einmündung
der Bohrung 26 in die Vorkammer 25 und der Hauptkammer 24,
füllt der
Zapfen 28 den Querschnitt der Vorkammer 25 aus.
Eine Spitze 29 des Zapfens 28 ist im Querschnitt
halbzylindrisch und liegt mit ihrer gekrümmten Außenseite dicht an der Wand
der Vorkammer 25 rings um die Einmündung der Bohrung 26 an.
Eine mit der Bohrung 26 fluchtende Bohrung 30 durchsetzt
die Spitze 29 des Zapfens 28.
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Ein
in der Figur halb in Seitenansicht, halb im Schnitt gezeigter Riegel 31 ist
in der Bohrung 30 ver schiebbar aufgenommen. Ein Stirnende 32 des
Riegels 31 greift in die Bohrung 26 ein. Ein am
gegenüberliegenden
Fußende
des Riegels 31 abstehender Ringflansch 33 ist
in einer Kammer 34 verschiebbar aufgenommen, die an der
der Bohrung 26 diametral gegenüberliegenden Seite der Vorkammer 25 gebildet
ist. Eine in der Kammer 34 untergebrachte Druckfeder 35 hält den Riegel 31 in
der gezeigten Position, in der der Ringflansch 33 an einer
Schulter der Kammer 34 anliegt.
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Am
Boden der Vorkammer 25, unterhalb der Spitze 29 des
Zapfens 28, ist ein Sperrkörper 36 angeordnet.
Der Sperrkörper 36 hat
eine gestufte Oberseite mit einer ersten horizontalen Andrückfläche 38, die
in der gezeigten Konfiguration durch eine Druckfeder 37 gegen
die Spitze 29 gedrückt
ist, sowie einer vertikalen Andrückfläche 39 und
einer weiteren horizontalen Andrückfläche 40,
deren Funktion im Folgenden in Verbindung mit dem Entriegelungsvorgang und
der Reversierung des Aktuators beschrieben wird.
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Im
Falle der Betätigung
des Aktuators dringt Druckgas vom Gasgenerator 12 in die
Bohrung 26 ein und drückt
gegen die Stirnseite 32 des Riegels 31. Der Riegel 31 weicht
unter dem Druck zurück,
bis er die Bohrung 30 im Zapfen 28 verlassen hat.
Nun strömt
das Gas durch die Bohrungen 26, 30 frei in die Vorkammer 25 und
wirkt auf die Unterseite des Zapfens 28. Der Kolben 22 weicht
dem Druck des Gases nach oben aus, da er mit dem Austritt des Riegels 31 aus
der Bohrung 30 entriegelt ist. Gleichzeitig mit dem Kolben 22 bewegt
sich der Sperrkörper 36 unter dem
Druck der Feder 37 aufwärts,
bis er durch den Kontakt der horizontalen Andrückfläche 40 mit dem Riegel 31 gestoppt
wird.
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Sobald
die Spitze 29 des Zapfens 28 beginnt, die Vorkammer 25 zu
verlassen, strömt
Druckgas aus der Vorkammer 25 in die Hauptkammer 24 ein
und wirkt so auf die gesamte Querschnittsfläche des Kolbens 22 ein
und treibt den Kolben mit großer Kraft
aufwärts.
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Die
Hauptkammer 24 ist gegliedert in einen Kopf- und einen
Fußabschnitt 53 bzw. 54,
deren Innendurchmesser dem Durchmesser der Kolbenplatte 27 entspricht,
so dass die Kolbenplatte 27 in diesen Abschnitten 53, 54 im
Wesentlichen dicht an den Wänden
des Zylinders geführt
ist, und einen Mittelabschnitt 55, dessen lichte Weite
geringfügig
größer ist als
die der Kopf- und Fußabschnitte 53, 54.
Wenn der Kolben 22 nach Entriegelung unter dem Druck des
in die untere Arbeitskammer 51 strömenden Druckgases den Mittelabschnitt 55 erreicht,
kann Druckgas an den Rändern
der Kolbenplatte 27 vorbei in die obere Arbeitskammer 52 strömen. Wenn
später
die Kolbenplatte 27 den Kopfabschnitt 53 erreicht,
wird das in die obere Arbeitskammer 52 übergeströmte Gas darin komprimiert und
bremst den Kolben 22, so dass ein abrupter Anschlag der
Kolbenplatte 27 an die obere Stirnwand des Zylinders 7 vermieden
wird. Der Kolben 22 wird auf diese Weise, wenn er sich
der oberen Anschlagstellung des Zylinders nähert, progressiv abgebremst,
und eine abrupte Verzögerung, die
heftige Schwingungen der Motorhaube 1 anregen könnte, wird
vermieden. Zur Schwingungsdämpfung dient
auch eine Drosselstelle 56, über die durch die Aufwärtsbewegung
des Kolbens 22 komprimiertes Gas ins Freie entweichen kann.
Die Drosselstelle 56 ist hier als eine kleine Bohrung am
oberen Ende des Zylinders 7 dargestellt, sie kann aber
auch eine auch eine bewusst undicht gestaltete Passung zwischen Zylinderdeckel 16 und
Kolbenstange 18 sein Eine entsprechende Drosselstelle 57 ist
am unteren Ende der Hauptkammer 24 angeordnet.
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Während das
Gas in die untere Arbeitskammer 51 einströmt und den
Kolben 22 aufwärts
treibt, ist sein Druck auch ausreichend, um die Kugel 45 von ihrem
Sitz 43 abzuheben. Der Gasstrom von Gasgenerator 12 teilt
sich daher im Verzweigungsstück 15 wenigstens
zeitweilig auf in einen ersten Teil, der in die untere Arbeitskammer 51 einströmt, und
einen zweiten Teil, der die Kugel 45 passiert und in die
Ventilkammer 44 und die sich daran anschließende Rohrleitung 47 eindringt.
Der Zustrom von Gas in die Rohrleitung 47 kommt zum Erliegen,
sobald der Gasdruck in der Rohrleitung 47 soweit angestiegen
ist, dass die Druckdifferenz zwischen dem Leitungsstück 42 und
der Rohrleitung 47 nicht mehr genügt, um das Ventil 41 offen
zu halten. Gegen Ende der Aufstellbewegung der Motorhaube 1 kann
der Druck in dem Leitungsstück 42 sogar
unter denjenigen in der Rohrleitung 47 abfallen; da der
Druck in der Rohrleitung 47 die Kugel 45 gegen
ihren Sitz 43 presst, kommt dabei es zu keinem Rückfluss
von Druckgas in das Leitungsstück 42.
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Die
elektronische Steuerschaltung, die zuvor den Gasgenerator 12 gezündet hat,
steuert mit einer festgelegten Verzögerung nach dem Zündzeitpunkt das
zweite Ventil 49 an, um es zu öffnen, so dass das in der Rohrleitung 47 gestaute
Druckgas über
die zweite Einlassöffnung 50 in
die obere Arbeitskammer 52 des Zylinders 7 strömen kann.
Die Zeitverzögerung
zwischen dem Zünden
des Gasgenerators 12 und dem Öffnen des zweiten Ventils 49 ist
groß im Vergleich
zur Zeit, die der Kolben 22 benötigt, um seine höchste Stellung
zu erreichen. So ist sichergestellt, dass über die Drosselstellen 56, 57 der
Druck in den Arbeitskammern 51, 52 bereits wieder
weitgehend auf Atmosphärendruck
abgeklungen ist, bevor das in der Rohrleitung gespeicherte Gas in
die obere Arbeitskammer 52 eingelassen wird.
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Der
hieraus resultierende Überdruck
in der oberen Arbeitskammer 52 treibt den Kolben 22 wieder
abwärts
in Richtung seiner zuvor innegehabten verriegelten Stellung. Der
Zapfen 28 dringt unter dem Druck des Gases in der oberen
Arbeitskammer 52 wieder in die Vorkammer 25 ein
und trifft dabei auf den Sperrkörper 36.
Indem der Kolben 22 den Sperrkörper 36 nach unten
zurückdrängt, macht
er dem Riegel 31 den Weg frei, so dass dieser wieder in
die Bohrung 29 des Zapfens 15 einrücken kann.
Wenn dies geschieht, ist der Kolben 22 am Zylinder 7 wieder
vollständig
verriegelt, und zusammen mit dem Kolben 22 ist auch die
an der Kolbenstange 18 montierte Motorhaube wieder fest
in Bezug auf die Karosserie gehalten.
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Falls
der Aktuator bei einem leichten Unfall betätigt wird, der die Fahrtüchtigkeit
des Fahrzeugs nicht beeinträchtigt,
kehrt somit die Motorhaube 1 vollautomatisch in genau denselben
gesicherten Zustand zurück,
den sie vor dem Unfall innehatte, und das Fahrzeug kann ohne Bedenken
hinsichtlich der Sicherheit der Haube 1 weiter gefahren
werden.
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Anstelle
des Magnetventils können
als das zweite Ventil 49 auch auf andere Weise gesteuerte Ventiltypen
eingesetzt werden, um den verzögerten Zustrom
des Gases in die obere Arbeitskammer 52 zu gewährleisten.
So kann beispielsweise die Bewegung eines Schließkörpers des Ventils durch ein elektrisch
beheizbares Bimetallelement angetrieben werden. Bei einer Ventilkonstruktion,
bei der der Schließkörper in
gewissem Umfang beweglich ist, ohne das Ventil zu öffnen, kann
ein solches Bimetallelement ab dem Zeitpunkt des Zündens des
Gasgenerators 12 mit einem schwachen Heizstrom beaufschlagt
werden, der so bemessen ist, dass mit einer gewünschten Verzögerung das
Bimetallelement einen Verformungsgrad erreicht, bei dem es das Ventil öffnet. Natürlich kann
das Bimetallelement auch mit einem auf elektronischem Wege gegenüber dem Zündzeitpunkt
verzögerten,
starken Heizstrom beaufschlagt werden, der ohne wesentliche Verzögerung das
Bimetallelement auf eine zum Öffnen
des Ventils erforderliche Temperatur bringt. Bevorzugt gegenüber Bimetallelementen
sind jedoch Elemente aus einer Gedächtnislegierung, da diese ihre
Gestalt nicht wie ein Bimetallelement kontinuierlich in Abhängigkeit
von der Temperatur ändern,
sondern eine Phasenübergangstemperatur
aufweisen, bei der sie ziemlich abrupt von einer Niedertemperatur-
in eine Hochtemperaturgestalt übergehen.
Auch Gedächtnislegierungselemente
können
wahlweise mit einem gegenüber
der Zündung
des Gasgenerators 12 unverzögerten, schwachen und erst
nach einer gewissen Zeitspanne zur Formänderung führenden Heizstrom beaufschlagt
werden oder mit einem gegenüber
der Zündung
verzögerten,
dafür aber
stärkeren Heizstrom.
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Einer
zweckmäßigen Weiterbildung
zufolge ist das Bimetallelement oder das Gedächtnislegierungselement des
zweiten Ventils 49 derart in thermischem Kontakt mit dem
vom Gasgenerator 12 kommenden heißen Druckgas angeordnet, dass
es nach einer zum Erwärmen
des Elements benötigten
Verzögerungsspanne öffnet. Eine
elektrische Heizung kann entfallen, was die elektronische Steuerschaltung
vereinfacht und die Störfestigkeit
des Aktuators verbessert.
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Ein
zweites Ventil 49 dieser Art ist in 7 in einem
Schnitt gezeigt. Ein innerer Hohlraum 58 des Ventils kommuniziert
mit der Rohrleitung 47. Eine Feder 59 aus Gedächtnislegierung
ist in dem Hohlraum 58 angeordnet, um durch in den Hohlraum 58 eindringendes
Druckgas erwärmbar
zu sein. Die Feder 59 ist in eine druckfeste Kapsel 60 eingeschlossen,
die verhindert, dass ein von der Feder 59 in einer mit
der zweiten Einlassöffnung 50 kommunizierenden
Bohrung 61 gehaltener Gleiter 62 durch beim Zünden des Gasgenerators 12 in
den Hohlraum 58 einströmendes
Druckgas verschoben wird. Die Drosselstelle 56 ist hier
nicht als Bohrung im Zylinder 7 ausgeführt, sondern erstreckt sich
von der Bohrung 61 aus ins Freie. Ein gewinkelter Durchgang 63 verbindet
den Hohlraum 58 mit der Bohrung und ist in der gezeigten Konfiguration
durch den Gleiter 62 verschlossen. Wenn die Feder 59 ausreichend
erwärmt
ist, streckt sie sich aus, so dass über den Durchgang 63 und
einen Durchgang 64 des Gleiters 62 dass Druckgas
zur zweiten Einlassöffnung 50 strömen kann.
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Anstatt
wie bei der in 2 gezeigten Konstruktion den
Gasstrom eines einzelnen Gasgenerators aufzuteilen, um die Teile
nacheinander den Arbeitskammern 51, 52 zuzuführen, können auch
das Verzweigungsstück 15 und
die Rohrleitung 47 entfallen, und es kann statt dessen
je eine Baugruppe mit den oben beschriebenen Komponenten 10 bis 14 an der
ersten Einlassöffnung 10 und
der zweiten Einlassöffnung 50 montiert
sein. Indem die beiden Baugruppen von einer Steuerschaltung mit
einem passenden Zeitversatz betätigt
werden, kann die angehobene Haube 1 wieder abgesenkt und
im abgesenkten Zustand verriegelt werden.
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Es
ist auch eine Ausgestaltung denkbar, bei der die Kammer 23 des
Zylinders nicht in Haupt- und Vorkammer unterteilt ist, der Zapfen 28 entfällt und stattdessen
eine zu der Bohrung 30 homologe Bohrung in der Kolbenplatte 27 selbst
gebildet ist.
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- 1
- Motorhaube
- 2
- Rand
- 3
- Aktuator
- 4
- Rand
- 5
- Aktuator
- 6
- Karosserieteil
- 7
- Zylinder
- 8
- Befestigungsflansch
- 9
- Gaseinlassflansch
- 10
- erste
Einlassöffnung
- 11
- Gasgeneratorträger
- 12
- Gasgenerator
- 13
- Deckel
- 14
- Signalkabel
- 15
- Verzweigungsstück
- 16
- Stirnseite
- 17
- Scharnierteil
- 18
- Kolbenstange
- 19
- Scharnierträger
- 20
- Pufferstück
- 22
- Kolben
- 23
- Kammer
- 24
- Kammer
- 25
- Vorkammer
- 26
- Bohrung
- 27
- Kolbenplatte
- 28
- Zapfen
- 29
- Spitze
- 30
- Bohrung
- 31
- Riegel
- 32
- Stirnende
- 33
- Ringflansch
- 34
- Kammer
- 35
- Druckfeder
- 36
- Sperrkörper
- 37
- Druckfeder
- 38,
39, 40
- Andruckfläche
- 41
- Einwegventil
- 42
- Leitungsstück
- 43
- Sitz
- 44
- Ventilkammer
- 45
- Kugel
- 46
- Schraubenfeder
- 47
- Rohrleitung
- 48
- Stutzen
- 49
- Magnetventil
- 50
- zweite
Einlassöffnung
- 51
- untere
Arbeitskammer
- 52
- obere
Arbeitskammer
- 53
- Kopfabschnitt
- 54
- Fußabschnitt
- 55
- Mittelabschnitt
- 56,
57
- Drosselstelle
- 58
- innerer
Hohlraum
- 59
- Feder
- 60
- Kapsel
- 61
- Bohrung
- 62
- Gleiter
- 63
- Durchgang
- 64
- Durchgang