DE102022126359A1 - Pyrotechnic actuator - Google Patents
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Abstract
An der Kolbenstange (6) eines pyrotechnischen Aktuators (1) mit einem Gehäuse (2) und einem im Gehäuse (2) mittels eines Zünders (11) verschiebbaren Kolben (6') mit Kolbenstange (6) ist zur Durchmesservergrößerung, also zur Vergrößerung der Auftrefffläche, ein weiteres Bauteil (14) befestigt. Das weitere Bauteil (14) ist durch plastische Deformation an der Kolbenstange (6) formschlüssig fixiert. Erfindungsgemäß besteht die Kolbenstange (6) aus Vollmaterial und ist am zünderfernen Ende der Kolbenstange (6) ein Vorsprung (13) vorgesehen, der durch eine Öffnung des weiteren Bauteils (14) ragt, wobei dieser Vorsprung (13) durch plastische Deformation verbreitert ist, sodass das weitere Bauteil (14) formschlüssig fixiert ist. Zu diesem Zweck kann der Vorsprung (13) rohrförmig und auf der zünderabgewandten Seite des weiteren Bauteils (14) nach außen umgebogen sein, es kann der Vorsprung (13) aber auch vollzylindrisch und das weitere Bauteil (14) durch Vertaumeln oder Vernieten des Vorsprungs (13) formschlüssig fixiert sein. Die Kolbenstange (6) besteht vorzugsweise aus Aluminium. Das weitere Bauteil (14) ist vorzugsweise eine gestanzte Scheibe, die gebogen oder bombiert sein kann.To increase the diameter, i.e. to increase Impingement surface, another component (14) attached. The other component (14) is positively fixed to the piston rod (6) by plastic deformation. According to the invention, the piston rod (6) consists of solid material and a projection (13) is provided at the end of the piston rod (6) remote from the igniter, which protrudes through an opening in the further component (14), this projection (13) being widened by plastic deformation, so that the further component (14) is positively fixed. For this purpose, the projection (13) can be tubular and bent outwards on the side of the additional component (14) facing away from the igniter, but the projection (13) can also be fully cylindrical and the additional component (14) can be formed by twisting or riveting the projection ( 13) must be positively fixed. The piston rod (6) is preferably made of aluminum. The other component (14) is preferably a stamped disc that can be curved or cambered.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen pyrotechnischen Aktuator, insbesondere zum Anheben einer Motorhaube, mit einem Gehäuse und einem im Gehäuse mittels eines Zünders verschiebbaren Kolben mit Kolbenstange, die am zünderfernen Ende durch eine Austrittsöffnung des Gehäuses aus diesem ragt, wobei außerhalb des Gehäuses ein weiteres Bauteil befestigt ist, dessen radiale Erstreckung größer als die radiale Erstreckung der Kolbenstange im Bereich des zünderfernen Endes ist, wobei das weitere Bauteil durch plastische Deformation an der Kolbenstange formschlüssig fixiert ist.The present invention relates to a pyrotechnic actuator, in particular for lifting an engine hood, with a housing and a piston, which can be displaced in the housing by means of an igniter, with a piston rod which projects out of the housing at the end remote from the igniter through an outlet opening of the housing, with another component being attached outside the housing is, the radial extent of which is greater than the radial extent of the piston rod in the region of the end remote from the igniter, the further component being fixed in a form-fitting manner on the piston rod by plastic deformation.
Pyrotechnische Aktuatoren finden in der automotiven Sicherheitstechnik weite Verbreitung, wenn es darum geht, in kurzer Zeit hohe Kräfte freizusetzen. Eine typische Anwendung sind aktive Fußgängerschutzsysteme, die im Falle eines Zusammenpralls des Fahrzeugs mit einem Fußgänger die Motorhaube anstellen und so einen zusätzlichen Deformationsraum zu den harten Komponenten im Motorraum bereitstellen. Vor der eigentlichen Anstellung muss eine Fixierung der Ausgangslage gelöst werden, hierbei handelt es sich oft um Abreißelemente im Scharnier.Pyrotechnic actuators are widely used in automotive safety technology when it comes to releasing high forces in a short time. A typical application is active pedestrian protection systems, which raise the hood in the event of a vehicle collision with a pedestrian, thus providing additional deformation space to the hard components in the engine compartment. Before the actual adjustment, a fixation of the starting position must be released, this often involves tear-off elements in the hinge.
In der
All diese Lösungen sind jedoch sehr aufwändig.However, all of these solutions are very complex.
Die Vergrößerung der Trefferfläche kann nämlich bei vielen Aktuatorkonzepten erst nach Verbau des Kolbens samt Kolbenstange imIn many actuator concepts, the target area can only be enlarged after the piston and piston rod have been installed in the
Gehäuse stattfinden, weil nämlich meist weder der Kolben noch das weitere Bauteil durch das Gehäuse geschoben werden kann. Das macht beim Einschrauben eine Fixierung des Kolbens im Gehäuse notwendig, damit sich der Kolben bzw. die Kolbenstange nicht drehen kann, und diese Fixierung muss dem für das Anschrauben des weiteren Bauteils notwendigen Drehmoment standhalten. Oft erfordert der Prozess des Verschraubens auch eine zusätzliche Sicherung, etwa in Form eines Sicherungslacks.Housing take place because usually neither the piston nor the other component can be pushed through the housing. When screwing in, this makes it necessary to fix the piston in the housing so that the piston or the piston rod cannot rotate, and this fixation must withstand the torque required for screwing on the other component. The screwing process often requires additional security, for example in the form of a locking varnish.
Aus der gattungsbildenden
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Art der Befestigung des weiteren Bauteils auf der Kolbenstange zu finden, die für massive Kolbenstangen geeignet ist und die weniger aufwändig ist als die bekannten Lösungen.It is the object of the present invention to find a way of fastening the further component on the piston rod which is suitable for solid piston rods and which is less complex than the known solutions.
Diese Aufgabe wird durch einen Aktuator der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Kolbenstange aus Vollmaterial besteht, dass am zünderfernen Ende der Kolbenstange ein Vorsprung vorgesehen ist, der durch eine Öffnung des weiteren Bauteils ragt, wobei dieser Vorsprung durch plastische Deformation verbreitert ist, sodass das weitere Bauteil formschlüssig fixiert ist.This object is achieved according to the invention by an actuator of the type mentioned at the outset in that the piston rod is made of solid material, that a projection is provided on the end of the piston rod remote from the igniter, which protrudes through an opening in the further component, this projection being widened by plastic deformation, so that the other component is positively fixed.
Die formschlüssige Fixierung erfolgt erfindungsgemäß also auf der (aus dem Gehäuse vorstehenden) Stirnfläche der Kolbenstange, und dieser Bereich ist sehr gut zugänglich. Am einfachsten ist es, wenn der Vorsprung auf der zünderabgewandten Seite des weiteren Bauteils umgeformt wird. Denkbar ist aber auch, dass die plastische Deformation in einen Inneneinstich des weiteren Bauteils erfolgt.According to the invention, the form-fit fixing is thus effected on the end face of the piston rod (protruding from the housing), and this area is very easily accessible. It is easiest if the projection is reshaped on the side of the additional component that is remote from the igniter. However, it is also conceivable that the plastic deformation takes place in an inner recess of the further component.
Wenn der Vorsprung rohrförmig ist, kann man ihn auf der zünderabgewandten Seite des weiteren Bauteils nach außen umbiegen, was ganz einfach z.B. durch Einführen eines kegelförmigen Werkzeugs in das Innere des rohrförmigen Vorsprungs möglich ist. Dieses kegelförmige Werkzeug liegt bei der Verformung außerhalb und in der Verlängerung des Aktuators, wo es keinerlei Platzprobleme gibt.If the projection is tubular, it can be bent outwards on the side of the additional component facing away from the igniter, which is easily possible, for example, by inserting a conical tool into the interior of the tubular projection. During deformation, this cone-shaped tool is located outside and in the extension of the actuator, where there are no space problems.
Alternativ dazu kann der Vorsprung auch vollzylindrisch, also massiv (nicht hohl) sein und vertaumelt oder vernietet werden, sodass das weitere Bauteil formschlüssig fixiert ist. Taumeln und Nieten sind ähnliche Kaltumformverfahren. Beim Taumeln wird durch eine taumelnde Bewegung des oberen Gesenks an einem rotationssymmetrischen Werkstück immer nur eine Teilfläche des Werkstückes verformt, dadurch lässt sich mit relativ geringem Kraftaufwand eine große Umformung verwirklichen. Beim Nieten wird hingegen das gesamte Werkstück gleichzeitig verformt, was einen entsprechend höheren Kraftaufwand benötigt.As an alternative to this, the projection can also be fully cylindrical, that is to say solid (not hollow) and be wobbled or riveted, so that the further component is fixed in a form-fitting manner. wobbling and riveting are similar cold forming processes. During wobbling, a wobbling movement of the upper die on a rotationally symmetrical workpiece only ever deforms a partial surface of the workpiece, which means that a large deformation can be achieved with relatively little effort. When riveting, on the other hand, the entire workpiece is deformed at the same time, which requires a correspondingly higher expenditure of force.
In beiden Fällen ist die formschlüssige Verbindung dann besonders effektiv, wenn die Öffnung im weiteren Bauteil angesenkt ist, sich also konisch verbreitert. Dadurch kann der deformierte Vorsprung vollflächig in dieser Ansenkung des weiteren Bauteils anliegen.In both cases, the positive connection is particularly effective when the opening in the other component is countersunk, i.e. widens conically. As a result, the deformed projection can bear over the entire surface in this countersink of the further component.
Günstigerweise erfolgt die Herstellung der Kolbenstange durch Kaltumformung, wobei die Herstellung aus einem Aluminiumdraht durch sogenanntes „Schlagen“ besonders bevorzugt ist. Klassisches Fließpressen von beispielsweise Edelstahl ist ebenfalls möglich.The piston rod is advantageously produced by cold forming, production from an aluminum wire by so-called “beating” being particularly preferred. Classic extrusion of stainless steel, for example, is also possible.
Das weitere Bauteil ist bevorzugt scheibenförmig und kann durch einen Stanzprozess günstig erzeugt werden. Ggf. kann diese Scheibe auch durchgebogen sein. Dabei ist bevorzugt, dass der Aussendurchmesser der Scheibe 1 mm bis 3 mm, besonders bevorzugt etwa 2 mm größer als der Durchmesser der Kolbenstange ist. Größere Unterschiede als 3 mm sind im Normalfall nicht notwendig, und wenn in Ausnahmefällen eine größere Scheibe an ihrem Rand die volle Kraft (bis zu 7 kN) aufnehmen müsste, würde sie deformieren. Es geht erfindungsgemäß also um eine relativ geringe Vergrößerung der Auftrefffläche, um größere Fertigungstoleranzen beim Fahrzeugbau zuzulassen.The further component is preferably disc-shaped and can be produced cheaply by a stamping process. If necessary, this disc can also be bent. It is preferred that the outer diameter of the disk is 1 mm to 3 mm, particularly preferably about 2 mm, larger than the diameter of the piston rod. Larger differences than 3 mm are normally not necessary, and if, in exceptional cases, a larger disc had to absorb the full force (up to 7 kN) at its edge, it would deform. According to the invention, it is therefore a matter of a relatively small increase in the impact area in order to allow greater manufacturing tolerances in vehicle construction.
Alternativ kann das weitere Bauteil auch ein (fließ-)gepresster oder geschlagener Teil sein, hier wird eine Formgebung mit zumindest einseitiger Bombierung bevorzugt.Alternatively, the further component can also be an (extruded) pressed or stamped part; a shape with at least one-sided camber is preferred here.
Der Vorsprung der Kolbenstange hat bei der Herstellung den Vorteil, dass die Kolbenstange mit einem Dorn „geholt“ werden kann. Das Gehäuse hat eine Austrittsöffnung für die Kolbenstange. Durch diese Austrittsöffnung steckt man von außen einen Dorn in das Gehäuse und verschiebt ihn so lange, bis er am zünderseitigen Ende des Gehäuses wieder hervorkommt. In dieser Lage drückt man den Vorsprung der Kolbenstange gegen den Dorn und bewegt dann beide Teile gleichzeitig in die Gegenrichtung, bis die Kolbenstange durch die Austrittsöffnung gleitet.The protrusion of the piston rod has the advantage during production that the piston rod can be "fetched" with a mandrel. The housing has an outlet opening for the piston rod. A mandrel is inserted into the housing from the outside through this outlet opening and pushed until it comes out again at the end of the housing on the ignition side. In this position you press the projection of the piston rod against the mandrel and then move both parts simultaneously in the opposite direction until the piston rod slides through the exit opening.
Ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Aktuators ist daher dadurch gekennzeichnet, dass man durch die Austrittsöffnung des Gehäuses für die Kolbenstange von außen einen Dorn in das Gehäuse einführt und ihn so lange verschiebt, bis er am zünderseitigen Ende des Gehäuses hervorkommt, dass man in dieser Lage den Vorsprung der Kolbenstange gegen den Dorn drückt und dann beide Teile gleichzeitig in die Gegenrichtung bewegt, bis die Kolbenstange durch die Austrittsöffnung gleitet, wonach man das weitere Bauteil mit seiner Öffnung auf den Vorsprung legt und den überstehenden Teil des Vorsprungs umformt, sodass ein umgebogener Bereich entsteht und das weitere Bauteil formschlüssig mit der Kolbenstange verbunden ist, und dass man vor oder nach der Fixierung des weiteren Bauteils in üblicher Weise die Treibladung und den Zünder montiert.A method for producing an actuator according to the invention is therefore characterized in that a mandrel is inserted from the outside through the outlet opening of the housing for the piston rod into the housing and is displaced until it emerges at the fuze-side end of the housing so that in this position pushes the projection of the piston rod against the mandrel and then moves both parts simultaneously in the opposite direction until the piston rod slides through the exit opening, after which the further component is placed with its opening on the projection and the protruding part of the projection is reshaped so that a bent area is formed arises and the further component is positively connected to the piston rod, and that one mounts the propellant charge and the igniter in the usual way before or after the fixing of the further component.
Der Begriff „Dorn“ ist dabei allgemein zu verstehen und soll insbesondere auch einen Hohldorn umfassen, dessen Hohlraum einen vollzylindrischen Vorsprung umgreifen kann.The term “mandrel” is to be understood in general terms and should in particular also include a hollow mandrel whose cavity can encompass a fully cylindrical projection.
In einer Variante dieses Ablaufs können Durchführen und formschlüssiges Verbinden durch Umformen in einem Arbeitsgang erfolgen.In a variant of this sequence, the passage and form-fitting connection can take place by forming in one operation.
An Hand der beiliegenden Zeichnungen wird die vorliegende Erfindung näher erläutert. Es zeigt:
Gemäß
Hinter dem der Kolbenstange 6 abgewandten Ende des Kolbens 6' (siehe
Wird der Zünder 11 gezündet, indem über das Kabel 17 bzw. die Anschlussdrähte 18 ein entsprechender Spannungsimpuls angelegt wird, explodiert auch die Treibladung 16 und erzeugt dadurch einen hohen Druck, sodass der Kolben 6' samt Kolbenstange 6 ausfährt (nach oben, wie in
Da die Kolbenstange 6 einen relativ geringen Durchmesser hat (er muss wegen des Zwischenstücks 3 deutlich geringer sein als der Durchmesser des Kolbens 6'), besteht die Gefahr, dass das zu betätigende Element nicht getroffen wird. Aus diesem Grund ist ein weiteres Bauteil 14 vorgesehen, das einen größeren Durchmesser hat als die Kolbenstange 6.Since the
Zur Fixierung dieses weiteren Bauteils 14 (siehe
Wie man aus den Figuren erkennt, ist der Durchmesser des weiteren Bauteils 14 nur wenig größer als der Durchmesser der Kolbenstange 6, er ist insbesondere geringer als der Durchmesser des Gehäuses 2 in deren oberen Bereich, d.h. im Bereich des Austrittsöffnung für die Kolbenstange 6. Allgemein sollte der Aussendurchmesser des weiteren Bauteils 14 1 mm bis 3 mm, bevorzugt etwa 2 mm größer sein als der Durchmesser der Kolbenstange.As can be seen from the figures, the diameter of the
Das Gehäuse 2 weist am oberen Ende, d.h. dem Ende, das dem Zünder 11 abgewandt ist, eine Verjüngung 21 auf, mit der es in eine Öffnung eines Halters 12 gesteckt ist. Zur Fixierung im Halter 12 ist das Gehäuse 2 oberhalb des Halters 12 nach außen umgebogen, sodass sich ein umgebogener Bereich 22 ergibt.The
Hergestellt wird der Aktuator 1 wie folgt: zunächst wird das Gehäuse 2 mit seiner Verjüngung 21 in die Öffnung des Halters 12 gesteckt. Dann wird das Gehäuse deformiert, um den umgebogenen Bereich 22 zu bilden. Das Gehäuse ist nun mit dem Halter 12 fest (formschlüssig) verbunden. Dann wird das Zwischenstück 3 mit den O-Ringen 5a, 5b in das Gehäuse (von unten, wie in
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication |