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Die Erfindung betrifft eine pyrotechnische Antriebseinheit gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer pyrotechnischen Antriebseinheit und ein Fahrzeugsicherheitssystem mit einer pyrotechnischen Antriebseinheit.
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Eine pyrotechnische Antriebseinheit der eingangs genannten Art ist beispielsweise aus
DE 10 2007 014 403 A1 bekannt.
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Pyrotechnische Antriebseinheiten kommen bei Kraftfahrzeugen zum Einsatz, um im Crashfall kurzfristig Fahrzeugsicherheitssysteme zu aktivieren. Beispielsweise werden pyrotechnische Antriebseinheiten für Motorhaubenaufsteller, aktivierbare Kopfstützen, Trennsysteme, Fangbandfreigabesysteme und/oder Gurtstraffer eingesetzt. Die aus der eingangs genannten Veröffentlichung bekannte Antriebseinheit umfasst einen Anzünder, der ein elektrisches Zündelement und eine pyrotechnische Ladung aufweist. Der Anzünder ist in einer Mulde eines Gehäusesockels angeordnet und durch ein Außengehäuse gekapselt, wobei der Anzünder eine vorgefertigte, in sich geschlossene Einheit ist. An dem Außengehäuse liegt ein Kolben an, der in einer Kolbenführung längsverschieblich geführt ist. Durch Aktivierung des Anzünders wird die pyrotechnische Ladung gezündet, wodurch der Kolben an einer Kolbenunterseite mit einem Druck beaufschlagt wird. Dies führt dazu, dass der Kolben in der Kolbenführung vorschnellt.
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Die für die Zündung der pyrotechnischen Ladung erforderlichen Bauteile sind bei der bekannten Antriebseinheit als Baugruppe gebildet, die aus dem Anzünder, dem Gehäusesockel und dem Außengehäuse des Anzünders besteht. Diese Anzünderbaugruppe wird separat hergestellt und anschließend mit den weiteren Bauteilen, insbesondere dem Kolben und der Kolbenführung, kombiniert. Dies führt zu einem relativ hohen Montageaufwand, da die Anzünderbaugruppe in der Antriebseinheit zu positionieren und separat zu fixieren ist. Hierfür ist zusätzlicher Bauraum erforderlich.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine pyrotechnische Antriebseinheit anzugeben, die kompakt, einfach aufgebaut und einfach montierbar ist. Ferner besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ein Verfahren zur Herstellung einer pyrotechnischen Antriebseinheit und ein Fahrzeugsicherheitssystem mit einer pyrotechnischen Antriebseinheit anzugeben.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe im Hinblick auf die pyrotechnische Antriebseinheit durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1, im Hinblick auf das Herstellungsverfahren durch den Gegenstand des Patentanspruchs 9 und im Hinblick auf das Fahrzeugsicherheitssystem durch den Gegenstand des Patentanspruchs 12 gelöst.
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Die Erfindung beruht auf dem Gedanken, eine pyrotechnische Antriebseinheit mit einem Anzünder und einem Aktuatorgehäuse anzugeben. Der Anzünder ist durch ein elektrisches Zündelement und eine pyrotechnische Ladung gebildet. Das Aktuatorgehäuse weist eine Kolbenführung und ein Sockelelement auf, wobei in der Kolbenführung ein Kolben längsverschieblich geführt ist. Erfindungsgemäß ist der Kolben einstückig mit einer Kappe ausgebildet, wobei die Kappe mit dem Sockelelement des Aktuatorgehäuses fest verbunden ist und Kappe und Sockelelement ein Anzündergehäuse für den Anzünder bilden.
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Hinter der Erfindung steht die Idee, den Anzünder, also das elektrische Zündelement und die pyrotechnische Ladung, integral in das Aktuatorgehäuse einzubetten. Der Anzünder ist somit integraler Bestandteil des Aktuatorgehäuses bzw. der gesamten Antriebseinheit. Insbesondere kann durch die Kappe, die mit dem Sockelelement unmittelbar ein Anzündergehäuse bildet, auf eine zusätzliche Kapselung des Anzünders, beispielsweise durch ein eigenes Außengehäuse des Anzünders, verzichtet werden. Dies reduziert die Anzahl der Bauteile der Antriebseinheit. Damit geht auch eine Vereinfachung der Montage einher, da eine separate Herstellung einer Anzünderbaugruppe entbehrlich ist. Vielmehr wird der Anzünder bei der Herstellung der gesamten Antriebseinheit unmittelbar integriert. Konkret kann die pyrotechnische Ladung in der Kappe angeordnet sein bzw. bei der Herstellung in der Kappe angeordnet werden. Zusätzlicher Bauraum für den Einsatz einer Anzünderbaugruppe, insbesondere eines von einem Außengehäuse umschlossenen Anzünders, ist nicht erforderlich, so dass die erfindungsgemäße Antriebseinheit vergleichsweise kompakt ist.
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Dadurch, dass bei der pyrotechnischen Antriebseinheit der Kolben einstückig mit der Kappe ausgebildet ist, wird die Montage der Antriebseinheit vereinfacht, da die Gesamtanzahl der einzusetzenden Bauteile gegenüber dem Stand der Technik reduziert ist.
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Bevorzugt ist der Kolben von der Kappe durch Aktivierung des Anzünders entlang einer Sollbruchstelle abtrennbar. Die Sollbruchstelle kann zwischen dem Kolben und der Kappe ausgebildet sein. Bei Aktivierung des Anzünders verbleibt zumindest ein großer Anteil der Kappe, insbesondere deren umlaufender, zylinderförmiger Mantel mit seinen Seitenflächen, am Sockelelement. Insbesondere kann die Kappe derart fest mit dem Sockelelement verbunden sein, dass sie auch dann am Sockelelement verbleibt, wenn die pyrotechnische Ladung gezündet ist. Das Zünden der pyrotechnischen Ladung bewirkt, dass der Kolben entlang der Sollbruchstelle von der Kappe getrennt wird. Der in der Kappe durch das Zünden der pyrotechnischen Ladung entstehende Druck führt also zu einer Spaltung der einstückig ausgebildeten Kolben-Kappen-Einheit. Die Spaltung erfolgt vorbestimmt entlang der Sollbruchstelle, so dass sich der Kolben annähernd planbar von der Kappe trennt.
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Die Kappe kann mit dem Sockelelement pressverbunden und/oder schweißverbunden, insbesondere ultraschallschweißverbunden, sein. Derartige Verbindungsarten stellen eine feste Verbindung zwischen der Kappe und dem Sockelelement sicher, so dass zumindest ein großer Anteil der Kappe auch nach Aktivierung des Anzünders am Sockelelement gehalten ist. Konkret wird durch die gewählte Verbindungsart zwischen der Kappe und dem Sockelelement eine Haltekraft bereitgestellt, die größer als die Haltekraft zwischen dem Kolben und der Kappe ist. So ist gewährleistet, dass sich der Kolben entlang der Sollbruchstelle von der Kappe trennt, ohne dass die Kappe vom Sockelelement gelöst wird.
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Die Kolbenführung kann in einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen pyrotechnischen Antriebseinheit einteilig mit dem Sockelelement ausgebildet sein. Damit wird eine weitere Reduktion der einzelnen Bauteile der Antriebseinheit, insbesondere gegenüber aus dem Stand der Technik bekannten Antriebseinheiten, erreicht. Überdies erlaubt eine einteilige Ausbildung der Kolbenführung mit dem Sockelelement eine kompakte Gestaltung der Antriebseinheit.
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Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Kolbenführung als separates Bauteil ausgebildet und mit dem Sockelelement fest verbunden ist. Insbesondere kann die Kolbenführung durch ein zumindest abschnittsweise zylinderförmiges Gehäuseelement gebildet sein, das fest mit dem Sockelelement verbunden ist. Die Verbindung des Gehäuseelements mit dem Sockelelement kann beispielsweise durch Crimpen, Bördeln und/oder Schweißen erfolgen. Generell kann vorgesehen sein, dass das Aktuatorgehäuse mehrteilig ausgebildet ist. Insbesondere kann das Aktuatorgehäuse das Sockelelement und das Gehäuseelement umfassen. Das Aktuatorgehäuse kann zweiteilig aus dem Gehäuseelement und dem Sockelelement gebildet sein. Das Aktuatorgehäuse kann auch im Falle einer einteiligen Ausbildung von Kolbenführung und Sockelelement insgesamt mehrteilig, insbesondere zweiteilig ausgebildet sein. Beispielsweise kann zusätzlich zur einteilig mit dem Sockelelement ausgebildeten Kolbenführung ein Deckel vorgesehen sein, der ebenfalls ein Teil des Aktuatorgehäuses bildet. Hierauf wird später näher eingegangen.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Kolbenführung einen Endanschlag aufweist, der eine Bewegung des Kolbens begrenzt. Die Kolbenführung stellt somit einen definierten Verschiebeweg für den Kolben bereit. So wird vermieden, dass der Kolben, der beispielsweise mit einer Schneide zum Durchtrennen eines Fangbandes ausgestattet sein kann, sich außerhalb der Antriebseinheit unkontrolliert bewegt.
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Der Endanschlag kann einstückig mit der Kolbenführung, insbesondere dem zumindest abschnittsweise zylinderförmigen Gehäuseelement, ausgebildet sein. Die Kolbenführung bzw. das Gehäuseelement kann beispielsweise eine stirnseitige Abschlusswand aufweisen, die eine Durchführung für den Kolben umfasst. Vorzugsweise weist der Kolben entsprechende Vorsprünge bzw. flanschartige Elemente auf, die nach der Aktivierung des Anzünders mit dem Endanschlag in Kontakt gelangen, um so eine Bewegung des Kolbens zu stoppen.
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Auch kann der Endanschlag durch einen Deckel gebildet sein, der fest mit der Kolbenführung verbunden ist. Diese Variante ist insbesondere in Verbindung mit einer einstückig mit dem Sockelelement ausgebildeten Kolbenführung zweckmäßig. Der zuvor bereits angedeutete Deckel kann ebenfalls eine Durchführung für den Kolben aufweisen. Ferner kann der Kolben Vorsprünge bzw. flanschartige Elemente umfassen, die eine Bewegung des Kolbens durch Kontakt mit dem Deckel begrenzen. Der Deckel ist vorzugsweise fest mit der Kolbenführung verbunden. Die Verbindung kann beispielsweise durch Verschrauben, Verschweißen, Verkleben und/oder Umformen, insbesondere Crimpen und/oder Bördeln erfolgen.
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Um den Aufprall des Kolbens am Endanschlag zu dämpfen, kann vorteilhaft vorgesehen sein, zwischen dem Endanschlag und dem Kolben ein Dämpfungselement anzuordnen. Das Dämpfungselement kann einteilig mit dem Kolben oder dem Endanschlag ausgebildet sein. Demgegenüber ist es denkbar, dass das Dämpfungselement ein separates Bauteil bildet, das am Kolben oder am Endanschlag befestigt ist. Das Dämpfungselement kann auch an der Kolbenführung fixiert oder frei in der Kolbenführung angeordnet sein.
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Hinsichtlich des Anzünders ist bevorzugt vorgesehen, dass das elektrische Zündelement einen Brückenkontakt bildet, der zwei elektrische Kontakte miteinander verbindet, wobei der Brückenkontakt unmittelbar angrenzend an die pyrotechnische, insbesondere in der pyrotechnischen, Ladung angeordnet ist. Der Brückenkontakt kann beispielsweise ein Draht, insbesondere ein Glühdraht, sein. Der Brückenkontakt stellt bei Beaufschlagung mit einem elektrischen Strom die erforderliche Aktivierungsenergie bereit, um die pyrotechnische Ladung zu zünden. Dazu ist der Brückenkontakt bzw. das elektrische Zündelement unmittelbar angrenzend an die pyrotechnische, insbesondere in der pyrotechnischen, Ladung angeordnet. Die elektrischen Kontakte sind bei der Erfindung im Sockelelement angeordnet. Der Brückenkontakt kann auch ein Halbleiterelement sein.
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Gemäß einem nebengeordneten Aspekt beruht die Erfindung auf dem Gedanken, ein Verfahren zur Herstellung einer pyrotechnischen Antriebseinheit, insbesondere einer zuvor erläuterten pyrotechnischen Antriebseinheit, anzugeben, wobei ein Kolben und eine Kappe als einstückiges Bauteil bereitgestellt werden. Die Kappe kann mit einer pyrotechnischen Ladung befüllt und fest mit einem Sockelelement eines Anzündergehäuses verbunden, insbesondere verschweißt, werden, so dass die pyrotechnische Ladung zwischen dem Sockelelement und der Kappe eingeschlossen ist. Die direkte Anordnung der pyrotechnischen Ladung in der Kappe ermöglicht den Verzicht auf einen zusätzlichen Herstellungsschritt, nämlich die Herstellung einer vorgefertigten Anzünderbaugruppe. Somit wird der Montageaufwand reduziert. Zusätzlich ermöglicht das Herstellungsverfahren die Bildung von Antriebseinheiten mit einer kompakten Bauform.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist in bevorzugter Weise vorgesehen, dass anschließend eine einstückig mit dem Sockelelement ausgebildete Kolbenführung des Anzündergehäuses durch einen Deckel verschlossen wird. Der Deckel bildet vorzugsweise einen Endanschlag, so dass nach Aktivierung des Anzünders und Absprengen des Kolbens sichergestellt ist, dass der Kolben an der Antriebseinheit verbleibt.
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Alternativ kann bei dem Verfahren vorgesehen sein, dass eine als zumindest abschnittsweise zylinderförmiges Gehäuseelement ausgebildete Kolbenführung mit dem Sockelelement fest verbunden wird, beispielsweise durch Crimpen, Bördeln, Kleben und/oder Schweißen. Das Gehäuseelement wird also vorzugsweise nach der Montage der Kappe-Kolben-Einheit über die Kappe-Kolben-Einheit gestülpt und fest mit dem Sockelelement verbunden.
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Wenn weder der Endanschlag noch der Kolben einteilig ein Dämpfungselement aufweisen, dann kann es zweckmäßig sein, vor der Verbindung des Gehäuseelements mit dem Sockelelement bzw. vor der Verbindung des Deckels mit der Kolbenführung ein Dämpfungselement zwischen dem Kolben und dem Endanschlag der Kolbenführung anzuordnen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt beruht die Erfindung auf dem Gedanken ein Fahrzeugsicherheitssystem mit einer, insbesondere zuvor erläuterten, pyrotechnischen Antriebseinheit anzugeben. Hierbei ist eine elektrische Auslöseeinheit vorgesehen, die mit der pyrotechnischen Antriebseinheit signalverbunden ist derart, dass ein elektrischer Auslöseimpuls an den Anzünder der Antriebseinheit übertragbar ist. Das Fahrzeugsicherheitssystem kann hierbei als Motorhaubenaufsteller, aktivierbare Kopfstütze, Trennsystem, Fangbandfreigabesysteme oder Gurtstraffer ausgebildet sein.
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Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten, schematischen Figuren näher erläutert. Darin zeigen
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1: eine Längsschnittansicht durch eine erfindungsgemäße pyrotechnische Antriebseinheit nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, wobei das Aktuatorgehäuse eine einteilig mit dem Sockelelement ausgebildete Kolbenführung aufweist;
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2. einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße pyrotechnische Antriebseinheit nach einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel, wobei die Kolbenführung als separates Bauteil mit dem Sockelelement verbunden ist;
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3: einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße pyrotechnische Antriebseinheit nach einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel, wobei das Sockelelement einen Metallring zur Verbindung mit der Kolbenführung trägt;
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4: eine Längsschnittansicht durch die Antriebseinheit gemäß 3, wobei die Verbindung zwischen Kolbenführung und Sockelelement mit Metallring durch Crimpen erfolgt ist;
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5: eine Längsschnittansicht durch eine erfindungsgemäße pyrotechnische Antriebseinheit nach einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel, wobei am Endanschlag ein Dämpfungselement ausgeformt ist;
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6: eine Längsschnittansicht durch eine erfindungsgemäße pyrotechnische Antriebseinheit nach einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel, wobei ein Dämpfungselement am Kolben ausgeformt ist; und
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7 und 8: jeweils eine Längsschnittansicht durch eine erfindungsgemäße pyrotechnische Antriebseinheit nach jeweils einem weiteren Ausführungsbeispiel, wobei zwischen dem Endanschlag und dem Kolben unterschiedlich geformte Dämpfungselemente vorgesehen sind.
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Im Allgemeinen zeigen die beigefügten schematischen Zeichnungen jeweils einen Längsschnitt durch eine pyrotechnische Antriebseinheit, die vorzugsweise eine rohrförmige Außenkontur aufweist. Die pyrotechnische Antriebseinheit ist mit einem Anzünder 10 ausgestattet, der durch ein elektrisches Zündelement und eine pyrotechnische Ladung 30 gebildet ist. Mit anderen Worten besteht der Anzünder, insbesondere ausschließlich, aus dem elektrischen Zündelement und der pyrotechnischen Ladung 30. Die Antriebseinheit umfasst ferner ein Aktuatorgehäuse 20, das den Anzünder 10 beherbergt. Das Aktuatorgehäuse weist eine Kolbenführung 21 und ein Sockelelement 22 auf. In der Kolbenführung 21 ist ein Kolben 11 längsverschieblich angeordnet bzw. geführt.
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Der Kolben 11 ist insbesondere Teil einer Kappe-Kolben-Einheit bzw. eines Aktuators 16, der in der Kolbenführung 21 angeordnet ist. Der Aktuator 16 ist bei allen dargestellten Ausführungsbeispielen ähnlich ausgebildet.
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So weist der Aktuator 16 den Kolben 11 und eine Kappe 12 auf. Die Kappe 12 und der Kolben 11 sind einstückig miteinander verbunden. Dies erfolgt, indem der Aktuator (16) als ein Spritzgießteil in einem Spritzgussvorgang hergestellt wird bzw. ist. Ferner umfasst der Aktuator 16 in den dargestellten Ausführungsformen eine Sollbruchstelle 13, die als Trennung zwischen dem Kolben 11 und der Kappe 12 dient. Die Sollbruchstelle 13 ist durch eine Ringnut 19 gebildet.
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Der Kolben 11 umfasst einen Kolbenschaft 17 und einen Kolbenbund 18. Der Kolbenbund 18 weist einen Querschnittsdurchmesser auf, der im Wesentlichen dem Innendurchmesser der Kolbenführung 21 entspricht. Der Kolbenschaft 17 hat einen kleineren Querschnittsdurchmesser als der Kolbenbund 18. Der Kolbenbund 18 bildet Führungsflächen 18a, die den Kolben 11 in der Kolbenführung 21 halten und entlang der Kolbenführung 21 führen. Ferner umfasst der Kolbenbund 18 eine Anschlagfläche 18b, die im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse des Kolbens 11 verläuft und nach Aktivierung des Anzünders 10 mit einem Endanschlag 24 in Kontakt gelangt.
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Die Kappe 12 des Aktuators 16 bildet bzw. begrenzt eine Ausnehmung 12a, die eine Bodenfläche 12b und eine Seitenfläche 12c umfasst. In der Ausnehmung 12a ist die pyrotechnische Ladung 30 angeordnet. Insbesondere ist die pyrotechnische Ladung 30 in die Ausnehmung 12a eingepresst. Hierbei könnten auch mehrere Schichten, verschiedener chemischer Zusammensetzungen von pyrotechnischen Ladungen hintereinander in die Ausnehmung 12a eingepresst werden. Die Bodenfläche 12b der Ausnehmung 12a erstreckt sich im Wesentlichen auf Höhe der Sollbruchstelle 13. Insofern bildet die Bodenfläche 12b auch den Teil des Kolbens 11, der nach Aktivierung des Anzünders 10 von der Kappe 12 abgesprengt wird. Die Trennung des Kolbens 11 von der Kappe 12 erfolgt vorzugsweise im Bereich der Seitenflächen 12c der Ausnehmung 12a, so dass die Bodenfläche 12b mit dem Kolben 11 von der Kappe 12 abgetrennt wird. Es verbleibt also nach Trennung des Kolbens 11 von der Kappe 12 zumindest ein großer Anteil der Kappe 12, nämlich im Wesentlichen ein umlaufender, zylinderförmiger Mantel der Kappe 12 mit deren Seitenflächen 12c, am Sockelelement 22.
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Die Kappe 12 stülpt sich über einen zentralen Vorsprung 22a des Sockelelements 22. Mit anderen Worten verschließt der zentrale Vorsprung 22a die Ausnehmung 12a, so dass die pyrotechnische Ladung 30 von der Kappe 12 und dem zentralen Vorsprung 22a des Sockelelements 22 vollständig umschlossen wird. Die Kappe 12 bildet so mit dem Sockelelement 22, insbesondere dem zentralen Vorsprung 22a, ein Anzündergehäuse für den Anzünder 10.
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In der pyrotechnischen Ladung 30 bzw. unmittelbar angrenzend daran ist auch das elektrische Zündelement angeordnet, das in den Figuren nicht im Detail dargestellt ist. Das elektrische Zündelement kann durch einen Brückenkontakt, insbesondere einen Brückendraht gebildet sein, der zwei elektrische Kontakte 15 miteinander verbindet. Die elektrischen Kontakte 15 führen durch das Sockelelement 22, insbesondere den zentralen Vorsprung 22a. Die beiden elektrischen Kontakte 15 enden in Kontaktstiften 27, die zur Verbindung mit einer nicht dargestellten Auslöseeinheit mit einer elektrischen Stromquelle angepasst sind.
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Die Kappe 12 ist mit dem zentralen Vorsprung 22a fest verbunden. Insbesondere weist der zentrale Vorsprung 22a eine Außenfläche 22b auf, die eng an der Seitenfläche 12c der Kappe 12 anliegt. Konkret kann die Kappe 12 auf den zentralen Vorsprung 22a des Sockelelements 22 aufgepresst sein. Zwischen der Kappe 12 und dem zentralen Vorsprung 22a besteht also eine Presspassung. Zusätzlich kann die Kappe 12 mit dem zentralen Vorsprung 22a verschweißt sein, vorzugsweise durch eine Ultraschallverschweißung.
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Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 ist ergänzend vorgesehen, dass das Sockelelement 22 einstückig mit der Kolbenführung 21 ausgebildet ist. Um eine Bewegung des Kolbens 11 nach Aktivierung des Anzünders 10 zu begrenzen, ist jedoch ein Deckel 25 vorgesehen, der fest mit der Kolbenführung 21 verbunden ist. Der Deckel 25 weist einen rohrförmigen Abschnitt 25a auf, der beispielsweise ein Außengewinde tragen kann. Entsprechend kann die Kolbenführung 21 ein Innengewinde aufweisen, so dass der Deckel 25 mit der Kolbenführung 21 schraubverbindbar ist. Es kann auch vorgesehen sein, dass der rohrförmige Abschnitt 25 gewindefrei ausgebildet ist und/oder Rastelemente aufweist, so dass der Deckel 25 mit der Kolbenführung 21 press- bzw. rastverbindbar ist. Der Deckel 25 kann mit der Kolbenführung 21 auch schweiß- oder klebeverbunden werden. Grundsätzlich ist vorgesehen, dass der rohrförmige Abschnitt 25a des Deckels 25 einen Innendurchmesser aufweist, der dem Innendurchmesser der Kolbenführung 21 entspricht. Insofern kann der rohrförmige Abschnitt 25 eine Verlängerung der Kolbenführung 21 bzw. der Innenfläche der Kolbenführung 21 bilden.
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Der Deckel 25 weist ferner eine Durchführung 26 auf, die sich im Wesentlichen zentral durch den Deckel 25 erstreckt. Die Durchführung 26 weist einen Querschnittsdurchmesser auf, der im Wesentlichen dem Querschnittsdurchmesser des Kolbenschafts 17 entspricht. Somit erlaubt es die Durchführung 26, dass der Kolbenschaft 17 entlang der Kolbenführung 21 verschiebbar gelagert ist. Im nicht-aktivierten Zustand des Anzünders 10 schließt eine Stirnfläche 17a des Kolbenschafts 17 vorzugsweise bündig mit einer Deckfläche 25b des Deckels 25 ab.
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Der Deckel 25 bildet einen Endanschlag 24 für den Kolben 11. Konkret gelangt der Kolbenbund 18 bzw. die Anschlagfläche 18b des Kolbenbunds 18 nach Aktivierung des Anzünders mit einer Begrenzungsfläche 25c des Deckels 25 in Kontakt, wodurch die Bewegung des Kolbens 11 gestoppt wird.
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1 zeigt deutlich, dass das Sockelelement 22, das auch als Header bezeichnet werden kann, bereits eine ausgeformte Schnittstelle für die elektrischen Kontakte 15 mit den Kontaktstiften 27 trägt. Die Kolbenführung 21 bzw. das Führungsrohr ist ebenfalls am Sockelelement 22 einstückig angeformt.
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Zur Montage bleibt die Kolbenführung 21 längsaxial geöffnet, d. h. der Deckel 25 ist für die Montage des Aktuators 16 entfernt. Für die Montage des Aktuators 16 wird zunächst die Ausnehmung 12a der Kappe 12 mit der pyrotechnischen Ladung 30 gefüllt. Insbesondere wird die pyrotechnische Ladung 30 kompakt in die Ausnehmung 12a eingepresst, so dass im montierten Zustand der Raum zwischen der Kappe 12 und dem zentralen Vorsprung 22a bzw. dem Sockelelement 22 lückenlos mit der pyrotechnischen Ladung 30 ausgefüllt ist. Die mit der pyrotechnischen Ladung 30 versehene Kappe wird anschließend mit dem Sockelelement 22 verbunden, beispielsweise verschweißt. Die vorgenannten Herstellungsschritte gelten im Wesentlichen für alle Ausführungsbeispiele der Erfindung.
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Anschließend wird die noch axial geöffnete Kolbenführung 21 im Bereich der axialen Öffnung verjüngt. Dies kann einerseits durch Umformen der Kolbenführung 21 erfolgen, oder, wie in 1 dargestellt ist, durch Einsetzen des Deckels 25. Der Deckel 25 kann auf die Kolbenführung 21 geschweißt werden.
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2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei im Unterschied zu der Antriebseinheit gemäß 1 die Kolbenführung 21 bzw. das Führungsrohr ein separates Bauteil ist. Die Kolbenführung 21 bildet insbesondere ein Gehäuseelement 23, das mit dem Sockelelement 22 fest verbunden ist. Die Verbindung kann beispielsweise durch Schweißen erfolgen. Alternativ kann die Verbindung zwischen Gehäuseelement 23 und Sockelelement 22 durch ein Umformverfahren erfolgen. Beispielsweise kann das Gehäuseelement 23 durch Crimpen oder Bördeln mit dem Sockelelement 22 verbunden sein. Das Aktuatorgehäuse 20 ist also zweiteilig aus dem Sockelelement 22 und dem Gehäuseelement 23 gebildet.
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Das Gehäuseelement 23 umfasst ebenfalls einen Endanschlag 24, wobei der Endanschlag 24 einstückig mit dem Gehäuseelement 23 ausgebildet ist. Der Endanschlag 24 ist insofern integraler Bestandteil der Kolbenführung 21. Insbesondere kann das Gehäuseelement 23 als zylinderförmige Hülse ausgebildet sein, die an einem axialen Ende einen nach Innen vorstehenden Ringflansch 28 aufweist. Der Ringflansch 28 bildet eine Abschlusswand bzw. den Endanschlag 24 der Kolbenführung 21. Der Ringflansch 28 wird durch eine Durchführung 26 unterbrochen, die ein Austreten des Kolbenschafts 17 aus dem Aktuatorgehäuse 20 erlaubt. Analog zu dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 weist die Durchführung 26 einen Querschnittsdurchmesser auf, der im Wesentlichen dem Querschnittsdurchmesser des Kolbenschafts 17 entspricht.
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Das Ausführungsbeispiel gemäß 3 deckt sich weitgehend mit dem Ausführungsbeispiel gemäß 2. Ergänzend ist bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 3 vorgesehen, dass das Sockelelement 22 eine Ringscheibe 29 umfasst. Im Allgemeinen kann in das Sockelelement 22, das vorzugsweise durch ein elektrisch isolierendes Material, insbesondere einen Kunststoff, gebildet ist, ein Metallteil eingebunden sein, um die Kolbenführung 21 mit dem Sockelelement 22 zu verbinden. Die Kolbenführung 21 kann in diesem Zusammenhang bevorzugt aus Metall gebildet sein. Durch das Metallteil im Sockelelement 22 wird ermöglicht, dass die metallene Kolbenführung 21 mit dem Sockelelement 22 beispielsweise durch Schweißen verbindbar ist. Das Metallteil im Sockelelement 22 ist vorzugsweise als Ringscheibe 29 ausgebildet. Die Ringscheibe steht radial über einen verjüngten Abschnitt des Sockelelements 22 vor, so dass die Kolbenführung 21 bzw. das Gehäuseelement 23 durch Umformen mit der Ringscheibe 29 verbindbar ist. Insofern kann durch einen Crimpvorgang eine im Wesentlichen formschlüssige Verbindung zwischen dem Gehäuseelement 23 und dem Sockelelement 22, insbesondere der Ringscheibe 29, hergestellt werden. 4 zeigt die Antriebseinheit gemäß 3 nach dem Umformen des Gehäuseelements 23.
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5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, das dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 ähnelt. Die Anzündeinheit gemäß 5 unterscheidet sich davon lediglich durch ein Dämpfungselement 14, das einstückig am Endanschlag 24 des Gehäuseelements 23 angeformt ist. Das Dämpfungselement 14 ist als ringförmige Rippe ausgebildet und steht über die Begrenzungsfläche 25 des Endanschlags 24 ins Innere der Kolbenführung 21 vor. Um eine besonders wirksame Dämpfung des Aufpralls des Kolbens 11 am Endanschlag 24 zu erreichen, ist bevorzugt vorgesehen, dass das Gehäuseelement 23 aus einem Kunststoff, insbesondere einem gummiartigen Material, gebildet ist.
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Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 6 ist am Kolben 11 ein Dämpfungselement 14 vorgesehen. Das Gehäuseelement 23 weist demgegenüber kein Dämpfungselement 14 auf. Das Dämpfungselement 14 am Kolben 11 ist als ringförmige Rippe ausgebildet, die sich über die Anschlagfläche 18b in Richtung des Endanschlags 24 erhebt. Dabei ist die Rippe derart ausgebildet, dass eine äußere Rippenfläche mit der Führungsfläche 18a des Kolbenbunds 18 fluchtet. Mit anderen Worten geht die Führungsfläche 18a unmittelbar und geradlinig in die ringförmige Rippe bzw. das Dämpfungselement 14 über. Der Kolben 11 bzw. der gesamte Aktuator 16 ist in diesem Fall vorzugsweise aus einem Kunststoff gebildet, so dass eine effiziente Dämpfungswirkung erzielt wird.
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In den 7 und 8 ist gezeigt, wie das Ausführungsbeispiel gemäß 2 einfach um ein Dämpfungselement 14 ergänzt werden kann. Dies kann beispielsweise im Wege des Nachrüstens erfolgen. Alternativ kann auf diese Weise mit standardisierten Bauteilen unterschiedlichen Kundenanforderungen gerecht werden, indem unterschiedliche Dämpfungselemente 14 eingesetzt werden oder in einer Variante auch auf ein Dämpfungselement 14 vollständig verzichtet werden kann (2). Grundsätzlich ist das Dämpfungselement 14 zwischen dem Endanschlag 24 und dem Kolbenbund 18 angeordnet. Das Dämpfungselement 14 kann, wie in 7 beispielhaft gezeigt ist, ein O-Ring sein. Der O-Ring kann mit dem Endanschlag 24 verbunden sein. Es ist auch möglich, dass der O-Ring bzw. allgemein das Dämpfungselement 14 lose in der Kolbenführung 21 angeordnet ist. Eine einfache Fixierung des Dämpfungselements 14 in der Kolbenführung 21, am Kolbenbund 18 oder am Endanschlag 24 ist beispielsweise durch Kleben realisierbar.
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Anstelle eines O-Ringes kann in alternativen Ausführungsformen ein ringförmiges Dämpfungselement 14 eingesetzt werden, das einen rechteckigen Querschnitt aufweist. Dies ist beispielhaft in 8 gezeigt. Das Dämpfungselement 14 gemäß 8 kann ebenfalls mit dem Endanschlag 24 verbunden, beispielsweise klebeverbunden, sein. Es ist auch möglich, dass das Dämpfungselement 14 lose in der Kolbenführung 21 angeordnet ist. Generell ist es auch denkbar, die Dämpfungselemente 14, wie sie in den 7 und 8 beispielhaft gezeigt sind, mit dem Kolbenbund 18 und/oder mit einer Innenfläche der Kolbenführung 21 zu verbinden, beispielsweise durch Kleben.
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Die pyrotechnische Antriebseinheit kann zur Einbindung in ein Fahrzeugsicherheitssystem angepasst sein. Beispielsweise kann die pyrotechnische Antriebseinheit für einen Motorhaubenaufsteller, eine aktivierbare Kopfstütze, ein Trennsystem, ein Fangbandfreigabesystem, insbesondere in Gassackmodulen für Fahrzeugsicherheitssysteme, und/oder für Gurtstraffer eingesetzt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Anzünder
- 11
- Kolben
- 12
- Kappe
- 12a
- Ausnehmung
- 12b
- Bodenfläche
- 12c
- Seitenfläche
- 13
- Sollbruchstelle
- 14
- Dämpfungselement
- 15
- elektrischer Kontakt
- 16
- Aktuator
- 17
- Kolbenschaft
- 17b
- Stirnfläche
- 18
- Kolbenbund
- 18a
- Führungsfläche
- 18b
- Anschlagfläche
- 19
- Ringnut
- 20
- Aktuatorgehäuse
- 21
- Kolbenführung
- 22
- Sockelelement
- 22a
- zentraler Vorsprung
- 22b
- Außenfläche
- 23
- Gehäuseelement
- 24
- Endanschlag
- 25
- Deckel
- 25a
- rohrförmiger Abschnitt
- 25b
- Deckfläche
- 25c
- Begrenzungsfläche
- 26
- Durchführung
- 27
- Kontaktstift
- 28
- Ringflansch
- 29
- Ringscheibe
- 30
- pyrotechnische Ladung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007014403 A1 [0002]
