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Die Erfindung betrifft einen Kolben-Zylinder-Antrieb
mit einer Energiewandlungsvorrichtung, mit einem Kolben, der eine
Kolbenstange umfaßt,
bei dem die Kolbenstange relativ zum Zylinder aus einer Ausgangsstellung
in einer ersten axialen Richtung in eine Endstellung und aus der
Endstellung relativ zum Zylinder in einer zweiten, zur ersten axialen
Richtung entgegengesetzten axialen Richtung verschiebbar ist, sowie
ein fahrzeugintegriertes Personensicherheitssystem.
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Kolben-Zylinder-Antriebe werden im
Bereich der Fahrzeugsicherheitstechnik unter anderem eingesetzt,
um den Aufprall eines Fußgängers auf
die Motorhaube eines Fahrzeugs zu dämpfen und den möglichen
Deformationsweg der Motorhaube zu erhöhen. Hierzu wird kurz vor einem
Aufprall die Motorhaube des Fahrzeugs um einen definierten Betrag angehoben,
was durch den Kolben-Zylinder-Antrieb erfolgt.
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Kolben-Zylinder-Antriebe werden darüber hinaus
bei Gurtstraffern eingesetzt, wobei hier die Kolben-Zylinder-Antriebe
häufig
eine Energiewandlungsvorrichtung besitzen, welche dazu dient, die Vorverlagerung
des Insassen nach dem Straffvorgang mit einer gewissen Dämpfungswirkung
zu begrenzen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen
kompakten und kostengünstigen
Kolben-Zylinder-Antrieb
mit einer Energiewandlungsvorrichtung bereitzustellen.
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Hierzu ist bei einem oben genannten
Kolben-Zylinder-Antrieb wenigstens ein Schneidelement mit wenigstens
einer Schneidkante vorgesehen. Die Schneidkante schneidet bei einer
Bewegung der Kolbenstange relativ zum Zylinder in die zweite axiale Richtung
in die Kolbenstange ein. Dieses Einschneiden bewirkt eine Energiewandlung.
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Bevorzugt schneidet die Schneidkante
spanbildend in die Kolbenstange ein. Auf diese Weise kann ein höherer Energiebetrag
abgebaut werden als bei einer nicht spanenden Schneidverformung.
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Eine gleichmäßige Belastung der Kolbenstange
läßt sich
erreichen, indem über
den Umfang der Kolbenstange verteilt mehrere Schneidkanten vorgesehen
sind. Form, Anordnung und Anzahl der Schneidkanten sind passend
für den
jeweiligen Einsatzzweck auszuwählen.
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Der zeitliche Verlauf des Energieabbaus
und damit einer Kraftbegrenzung kann durch eine Variation des Querschnitts
der Kolbenstange über
die Länge
der Kolbenstange eingestellt werden. Bei gleichbleibendem Durchmesser
der Kolbenstange über ihre
Länge ergibt
sich ein konstanter Kraftverlauf während sich durch eine Veränderung
des Durchmessers z.B. eine linear oder nichtlinear zunehmende Kraftbegrenzung
einstellen läßt.
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Die Bewegung des Kolbens aus der
Ausgangsstellung in die Endstellung erfolgt vorzugsweise über eine
pyrotechnische Antriebseinheit. Das von der pyrotechnischen Antriebseinheit
erzeugte unter Druck stehende heiße Gas wirkt z.B. auf eine
Stirnfläche
der Kolbenstange und verschiebt so die Kolbenstange oder eine Einheit
aus der Kolbenstange und einem Kolbenkörper in der ersten axialen
Richtung aus der Ausgangsstellung in die Endstellung.
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In einer ersten vorteilhaften Ausführungsform
der Erfindung umfaßt
der Kolben einen auf der Kolbenstange geführten Kolbenkörper, und
die Kolbenstange ist zusammen mit dem Kolbenkörper im Zylinder aus der Ausgangsstellung
in der ersten axialen Richtung in die Endstellung, sowie die Kolbenstange
in der zweiten axialen Richtung relativ zum Kolbenkörper verschiebbar,
wobei die Schneidkante bei einer Bewegung der Kolbenstange relativ
zum Kolbenkörper
in die zweite axiale Richtung in die Kolbenstange einschneidet.
Die Energiewandlung durch das Einschneiden der Schneidkante in die
Kolbenstange kommt erst zum Tragen, wenn eine Relativbewegung zwischen
dem Kolbenkörper
und der Kolbenstange vorliegt. Da bei der Antriebsfunktion Kolbenkörper und
Kolbenstange zusammen in der ersten axialen Richtung bewegt werden,
wird die Antriebsbewegung nicht behindert. Die Kraftschwelle, ab
der eine Bewegung der Kolbenstange in die zweite axiale Richtung
möglich
ist, läßt sich
durch die Wahl von Form und Eindringtiefe der Schneidkante sowie
des Materials der Kolbenstange einfach auf den jeweiligen Einsatzzweck
abstimmen.
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In dieser Ausführungsform ist das Schneidelement
bevorzugt am Kolbenkörper
angeordnet. Es wird also zusammen mit diesem während der Antriebsbewegung
in der ersten axialen Richtung verschoben. Da hier keine Relativbewegung
zwischen Kolbenstange und Schneidelement auftritt, tritt auch die
Energiewandelfunktion nicht in Aktion. Erst wenn eine Relativbewegung
der Kolbenstange zum Schneidelement in der zweiten axialen Richtung
einsetzt, schneiden sich die Schneidkante in die Kolbenstange ein
und wandeln Bewegungsenergie der Kolbenstange durch Verformung deren
Materials um.
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Das Schneidelement ist bevorzugt
ein gegenüber
dem Kolbenkörper
separates Bauteil.
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Die Kolbenstange kann einen Anschlag
aufweisen, an dem der Kolbenkörper
in der Ausgangsstellung anliegt und der eine Bewegung der Kolbenstange
in der ersten axialen Richtung auf den Kolbenkörper überträgt. In diesem Fall ist bevorzugt
die Kolbenstange das angetriebene Element und überträgt ihre Bewegung auf den Kolbenkörper, so
daß beide
Bauteile in der ersten axialen Richtung stets gemeinsam bewegt werden.
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Eine Relativbewegung zwischen Kolbenstange
und Kolbenkörper
läßt sich
einfach dadurch ermöglichen,
daß wenigstens
ein Fixierelement vorgesehen ist, das bei einer Krafteinwirkung
auf den Kolbenkörper
in die zweite axiale Richtung den Kolbenkörper im Zylinder fixiert. Bevorzugt
ist dieses Fixierelement durch eine oder mehrere Kugeln gebildet,
die über
eine Klemmwirkung eine Bewegung des Kolbenkörpers relativ zu einer Innenwand
des Zylinders verhindern. Diese Technik ist als Rücklaufsperre von
herkömmlichen
Kolben-Zylinder-Antrieben bekannt.
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Ausgangs- und Endstellung müssen im
Zusammenhang mit dieser Ausführungsform
keine festgelegten Positionen im Zylinder sein, sie können sich situationsbedingt
ergeben. Als Ausgangsstellung wird im folgenden die Position des
Kolbens angesehen, in der dieser sich befindet, wenn die pyrotechnische
Antriebseinheit gezündet
wird, die eine Bewegung des Kolbens bewirkt, während als Endstellung die Position
angenommen wird, in der der Kolben nach der Bewegung durch die pyrotechnische
Antriebseinheit zur Ruhe kommt.
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In einer zweiten bevorzugten Ausführungsform
kann das Schneidelement gegenüber
der Kolbenstange eine erste Position einnehmen, in der die Schneidkante
nicht in die Kolbenstange einschneidet und eine zweite Position,
in der bei einer Bewegung der Kolbenstange in die zweite axiale
Richtung die Schneidkante in die Kolbenstange einschneidet. In dieser
Ausführungsform
ist es daher möglich,
die Kolbenstange relativ zum Schneidelement zu bewegen, ohne daß es zu
einer Energiewandlung und zu einem Einschneiden der Schneidkante
in die Kolbenstange kommt. Befindet sich das Schneidelement dagegen in
der zweiten Position, ist eine Energiewandlung möglich.
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Vorzugsweise ist ein Antriebsmittel
für das Schneidelement
vorgesehen, das dieses aus der ersten in die zweite Position verschiebt.
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Die Bewegung des Schneidelements
aus der ersten in die zweite Position wird vorteilhaft dadurch unterstützt, daß das Schneidelement
in der ersten Position in Richtung der zweiten Position vorgespannt
ist. So kann z.B. in vorbestimmten Übergangspositionen oder bei
Betätigung
des Freigabeelements das Schneidelement ohne weitere manuelle Einwirkung
seine Position wechseln.
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Die Kolbenstange und das Schneidelement sind
vorteilhaft so ausgebildet, daß bei
einer Bewegung der Kolbenstange in der ersten axialen Richtung bei
Erreichen einer vorbestimmten Übergangsposition
das Schneidelement von der ersten in die zweite Position übergeht.
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Konstruktiv kann dies z.B. erreicht
werden, indem die Kolbenstange einen Abschnitt mit verringertem
Durchmesser aufweist und das Schneidelement so ausgelegt ist, daß es, z.B.
durch die Wirkung des Antriebs, von der ersten in die zweite Position übergeht,
wenn sich der Abschnitt mit verringertem Durchmesser im Bereich
der Schneidkante befindet. Vorteilhaft befindet sich die Kolbenstange
in einer solchen Übergangsposition,
wenn sie nach Abschluß der
Antriebsbewegung in die Endstellung gelangt.
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Es ist möglich, den Kolben-Zylinder-Antrieb so
auszulegen, daß das
Schneidelement gegenüber der
Kolbenstange eine Position einnehmen kann, in der bei einer Bewegung
der Kolbenstange in die zweite axiale Richtung das Schneidelement
nicht in die Kolbenstange einschneidet. Diese Ausbildung ist nützlich,
um die Energiewandelfunktion bei einer Bewegung der Kolbenstange
in die zweite axiale Richtung überbrücken zu
können,
z.B. bei einer Fehlauslösung
einer im folgenden beschriebenen Fahrzeugsicherheitseinrichtung,
in deren Fall die Energiewandelfunktion nicht benötigt wird.
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Hierzu ist bevorzugt ein Freigabeelement vorgesehen,
bei dessen Betätigung
das Schneidelement in eine dritte Position übergeht, in der bei einer Bewegung
der Kolbenstange in die zweite axiale Richtung die Schneidkante
nicht in die Kolbenstange einschneidet. Wenn das Schneidelement
in der zweiten Position in Richtung zur dritten Position vorgespannt
ist, kann es sich ohne weiteren manuellen Eingriff in die dritte
Position bewegen.
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Gemäß einer dritten bevorzugten
Ausführungsform
der Erfindung geht bei einer Betätigung des
Freigabeelements das Schneidelement aus der zweiten Position wieder
in die erste Position über,
um eine Rückbewegung
der Kolbenstange in den Zylinder zu ermöglichen. Diese Variante erlaubt
eine kompaktere Bauweise des Schneidelements. Hier entspricht die
gerade beschriebene dritte Position der ersten Position.
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Besonders für die zweite und die dritte
Ausführungsform
ist es vorteilhaft, wenn das Schneidelement in einer Richtung senkrecht
zur Kolbenstange verschieblich ist. Damit lassen sich durch geometrisch
unterschiedlich ausgebildete Abschnitte des Schneidelements die
unterschiedliche Wirkung des Schneidelements auf die Kolbenstange
sowie der Übergang
des Schneidelements von der ersten zur zweiten bzw. der zweiten
zur dritten Position leicht verwirklichen.
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In diesen Ausführungsformen ist das Schneidelement
bevorzugt relativ zum Zylinder in axialer Richtung fixiert, z.B.
an dessen oberem Ende.
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Nach einer vierten bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist das Schneidelement wenigstens abschnittsweise
elastisch ausgebildet. Es kann z.B. ganz oder teilweise aus Federstahl
bestehen. Der Vorteil dieser Gestaltung liegt darin, daß das Schneidelement
in sich verbogen werden kann, so daß die geometrischen Verhältnisse
innerhalb des Schneidelements, vor allem der Abstand und die Ausrichtung
der Schneidkanten zur Kolbenstange in einem geringen Maß variabel
sind. Auf diese Weise kann ein Schneidelement realisiert werden,
das einen gebogenen Zustand einnehmen kann, in dem es an der Kolbenstange
anliegt, seine Schneidkanten aber nicht in Eingriff mit dieser sind.
Diesen Zustand hat das Schneidelement bevorzugt in der Ausgangsstellung
und während
der Aufwärtsbewegung
der Kolbenstange in der ersten axialen Richtung. Der gebogene Zustand
entspricht der im Zusammenhang mit der zweiten und dritten Ausführungsform
beschriebenen ersten Position.
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Kolbenstange und Schneidelement sind
bevorzugt so ausgebildet, daß in
einer Übergangsposition
der Kolbenstange das Schneidelement in einen entspannten Zustand übergeht,
in dem keine äußere Kraft
mehr auf den elastischen Abschnitt des Schneidelements einwirkt,
so daß sich
die Schneidkanten wieder zurück
in Richtung Kolbenstange bewegen können. Dieser entspannte Zustand
entspricht der oben beschriebenen zweiten Position. Im entspannten
Zustand sind die Schneidkanten so ausgerichtet, daß sie bei
einer Bewegung der Kolbenstange in die zweite axiale Richtung in
die Kolbenstange einschneiden.
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Im gebogenen Zustand steht das Schneidelement
unter einer Vorspannung. Die Kraft, die zur Aufrechterhaltung der
Verbiegung notwendig ist, wird bevorzugt durch die Anlage an die
Kolbenstange geliefert.
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Der Übergang in den entspannten
Zustand läßt sich
einfach dadurch realisieren, daß in
der Übergangsstellung
ein Abschnitt der Kolbenstange mit verjüngtem Durchmesser zwischen
den Schneidkanten liegt. In diesem Fall entspannt sich das Schneidelement
automatisch, sobald der Abschnitt mit verjüngtem Durchmesser in den Bereich
der Schneidkanten gelangt. Der Durchmesser in diesem Abschnitt muß so ausgelegt
sein, daß er
kleiner oder gleich dem Abstand der Schneidkanten im entspannten
Zustand ist.
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Wird nun die Kolbenstange in der
zweiten axialen Richtung wieder in den Zylinder hineinbewegt, so
geraten die Schneidkanten in Eingriff mit der Kolbenstange, sobald
der Abschnitt mit verjüngtem Durchmesser
die Schneidkanten passiert hat.
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Die Erfindung betrifft weiter ein
fahrzeugintegriertes Personensicherheitssystem, bei dem ein Kolben-Zylinder-Antrieb,
wie er z.B. oben diskutiert wurde, mit einer Motorhaube eines Fahrzeugs
verbunden ist und durch die Bewegung der Kolbenstange in der ersten
axialen Richtung die Motorhaube angehoben wird, während bei
einer Krafteinwirkung auf die Motorhaube in der zweiten axialen
Richtung die Kolbenstange in der zweiten axialen Richtung bewegt
wird.
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Bei einem Unfall, z.B. mit einem
Fußgänger, der
auf die Motorhaube aufprallt, wird diese in so kurzer Zeit aufgestellt,
daß der
Fußgänger auf
die bereits aufgestellte Motorhaube auftrifft. Nun kommt die Energiewandelfunktion
zum Tragen, durch die die Kraft, die der Fußgänger durch die Motorhaube erfährt, begrenzt
wird, indem die Aufprallenergie in eine gebremste Bewegung der Motorhaube
zurück
in ihre Ausgangsposition umgesetzt wird. Die Umwandlung der Aufprallenergie
erfolgt hier letztendlich durch das Einschneiden der Schneidkanten
in die Kolbenstange, wodurch die Energie des Aufpralls für den Fußgänger schonend
abgebaut wird.
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Die Erfindung läßt sich natürlich auch in sämtlichen
anderen Bereichen, in denen ein Kolben-Zylinder-Antrieb mit Energiewandlungsvorrichtung
sinnvoll einsetzbar ist, verwenden, z.B. bei einem Gurtstraffer
oder einem Personen-Sicherheitssystem
mit einem Gurtstraffer.
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Bei einem Unfall kann mittels eines
Kolben-Zylinder-Antriebs ein mit der Person in Kontakt kommendes
oder in Kontakt stehendes Fahrzeugteil (z.B. Motorhaube oder Sicherheitsgurt)
abrupt bewegt werden, und mittels eines im Antrieb vorgesehenen
Schneidelements kann beim Einwirken des unfallbedingten Impulses
der Person auf das Fahrzeugteil (z.B. Auftreffen der Person auf
die Motorhaube oder Vorverlagerung des Insassen) die Kraft zwischen
Person und Fahrzeugteil dadurch begrenzt werden, daß sich das
Schneidelement in die Kolbenstange einschneidet.
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Weitere Merkmale und Vorteile der
Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung dreier
Ausführungsbeispiele
in Verbindung mit den beigefügten
Zeichnungen. In diesen zeigen:
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1 eine
schematische Ansicht eines Fahrzeugs, mit einem erfindungsgemäßen Personensicherheitssystem;
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2 eine
teilweise Schnittansicht eines Kolben-Zylinder-Antriebs gemäß einer
ersten Ausführungsform
der Erfindung mit dem Kolben in Ausgangsstellung;
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3 eine
teilweise Schnittansicht des Kolben-Zylinder-Antriebs aus 1, wobei der Kolben kurz
nach Verlassen der Endstellung gezeigt ist;
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4 einen
Schnitt entlang der Linie III–III
in 2;
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5 eine
perspektivische Darstellung eines Kolben-Zylinder-Antriebs gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der Erfindung;
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6 eine
Seitenansicht des Kolben-Zylinder-Antriebs in 5;
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7 eine
Schnittansicht des Kolben-Zylinder-Antriebs in 5;
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8 eine
Draufsicht auf einen Endbereich des Kolben-Zylinder-Antriebs in 5;
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9 eine
Schnittansicht entlang der Linie IX–IX in 8;
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10 eine
Schnittansicht entlang der Linie X–X in 8;
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11 eine
Schnittansicht der Linie XI–XI
in 7;
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12 und 13 den Kolben-Zylinder-Antrieb nach 5 in einer perspektivischen
Ansicht bzw. einer Schnittansicht entlang der Linie XIII–XIII aus 6 vor Auslösung des
Kolben-Zylinder-Antriebs, wobei sich das Schneidelement in einer
ersten Position befindet;
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14 und 15 den Kolben-Zylinder-Antrieb nach 5 in einer perspektivischen
Ansicht bzw. einer Schnittansicht entlang der Linie XIII–XIII aus 6 nach Auslösung des
Kolben-Zylinder-Antriebs, bevor sich das Schneidelement in einer
zweiten Position befindet;
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16 den
Kolben-Zylinder-Antrieb nach 5 in
einer perspektivischen Ansicht bei einer Bewegung in der zweiten
axialen Richtung, wobei die Schneidkante in Eingriff mit der Kolbenstange
ist;
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17 und 18 den Kolben-Zylinder-Antrieb nach 5 in einer perspektivischen
Ansicht bzw. einer Schnittansicht entlang der Linie XIII–XIII aus 6, wobei das Schneidelement
in einer dritten Position ist;
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19 einen
Schnitt durch einen Abschnitt einer Kolbenstange eines erfindungsgemäßen Kolben-Zylinder-Antriebs;
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20 eine
Schnittansicht eines Kolben-Zylinder-Antriebs gemäß einer
dritten Ausführungsform,
wobei sich das Schneidelement in der ersten Position befindet;
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21 einen
Schnitt entlang der Linie XXI–XXI
in 20;
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22 den
Kolben-Zylinder-Antrieb nach 20 in
einer Stellung, in der das Schneidelement in die Kolbenstange einschneidet;
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23 eine
Schnittansicht eines Rastmechanismus, der die Kolbenstange in ihrer
Ausgangsposition hält,
vor der Aktivierung des Kolben-Zylinder-Antriebs;
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24 den
Rastmechanismus nach 23 während der
Aktivierung des Kolben-Zylinder-Antriebs;
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25 eine
Schnittansicht des Kolben-Zylinder-Antriebs nach 20 in einer Position zur manuellen Rückstellung;
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26 einen
vergrößerten Ausschnitt
aus 25;
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27 einen
Schnitt entlang der Linie XXVII–XXVII
in 26;
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28 eine
Schnittansicht des Kolben-Zylinder-Antriebs nach 20 während
einer manuellen Rückstellung;
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29 einen
Schnitt entlang der Linie XXIX–XXIX
in 28;
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30 eine
teilweise Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Kolben-Zylinder-Antriebs gemäß einer
vierten Ausführungsform,
während
einer Bewegung des Kolbens in die erste axiale Richtung;
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31 den
Kolben-Zylinder-Antrieb nach 30 in
der Endstellung des Kolbens;
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32 den
Kolben-Zylinder-Antrieb nach 30 während einer
Bewegung des Kolbens in die zweite axiale Richtung; und
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33 das
Schneidelement des Kolben-Zylinder-Antriebs nach 30.
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In 1 ist
schematisch ein fahrzeugintegriertes Personensicherheitssystem dargestellt.
In diesem ist ein Kolben-Zylinder-Antrieb 10 mit einer Motorhaube 36 eines
Fahrzeugs verbunden, so daß das
zum Fahrzeug gerichtete Ende der Motorhaube durch den Kolben-Zylinder-Antrieb 10 angehoben werden
kann. Diese Anhebung erfolgt zum Beispiel im Fall einer Kollision
mit einem Fußgänger, einem anderen
Verkehrsteilnehmer oder einem Gegenstand. Das Anheben der Motorhaube 36 ist
bevorzugt abgeschlossen, bevor der Fußgänger auf die Motorhaube 36 aufprallt.
Sinn dieses Personensicherheitssystems ist es, die Aufprallenergie
des Fußgängers, der
mit der Motorhaube 36 in Kontakt kommt, gezielt abzubauen
und so den Aufprall zu dämpfen.
Dies geschieht durch eine im Kolben-Zylinder-Antrieb 10 integrierte
Energiewandlungsvorrichtung.
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Im folgenden werden Beispiele für Kolben-Zylinder-Antriebe,
wie sie etwa für
den gerade beschriebenen Zweck einsetzbar sind, näher erläutert.
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2 zeigt
einen Kolben-Zylinder-Antrieb 10 mit einem Zylinder 12 und
einem darin aufgenommenen Kolben 14. Der Kolben 14 umfaßt eine
Kolbenstange 16 sowie einen ringförmigen, auf der Kolbenstange 16 geführten Kolbenkörper 18.
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Ein erstes axiales Ende des Zylinders 12 ist von
einer pyrotechnischen Antriebseinheit 20 begrenzt, die
bei ihrer Zündung über die
Erzeugung von heißem
Druckgas eine Bewegung des Kolbens 14 im Zylinder entlang
einer ersten axialen Richtung A1 hervorruft.
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An ihrem der pyrotechnischen Antriebseinheit 20 zugewandten
axialen Ende 22 weist die Kolbenstange 16 eine
verbreiterte Stirnfläche
auf, die auch als Anschlag 24 für den Kolbenkörper 18 dient.
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Die Kolbenstange 16 ist
in einer zur ersten axialen Richtung A1 entgegengesetzten
zweiten axialen Richtung A2 gegenüber dem
Kolbenkörper 18 verschiebbar.
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Am Kolbenkörper 18 sind mehrere
Kugeln als Fixierelemente 26 (Rücklaufsperre) vorgesehen, die
sich bei einer Bewegung des Kolbenkörpers 18 in der zweiten
axialen Richtung A2 relativ zum Kolbenkörper 18 entlang
einer Schräge 28 bewegen
und den Kolbenkörper 18 durch
eine Klemmwirkung an einer Innenwand des Zylinders 12 fixieren.
Der Kolbenkörper 18 ist
gegenüber
der Innenwand des Zylinders 12 durch Dichtringe 29 abgedichtet.
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An dem vom Anschlag 24 der
Kolbenstange 16 abgewandten axialen Ende des Kolbenkörpers 18 ist
ein Schneidelement 30 angeordnet. Das Schneidelement 30 ist
als Platte mit einer mittigen Öffnung 33 ausgebildet,
durch die die Kolbenstange 16 hindurchragt. Am Rand der Öffnung 33 sind
drei Schneidkanten 32 ausgebildet, die radial zur Mitte
der Öffnung 33 gerichtet
und in Eingriff mit der Kolbenstange 16 sind (siehe auch 4). Die drei Schneidkanten 32 sind mit
gleichen Winkelabständen über den
Umfang der Kolbenstange verteilt. Das Schneidelement 30 ist
ein vom Kolbenkörper 18 separates,
nicht zwangsläufig an
diesem befestigtes Bauteil, das zusammen mit dem Kolbenkörper 18 in
der ersten axialen Richtung A1 im Zylinder 12 bewegt
wird bzw. vom Kolbenkörper 18 an
einer Bewegung in der zweiten axialen Richtung A2 gehindert
wird. Natürlich
kann das Schneidelement 30 auch einstückiger Bestandteil des Kolbenkörpers 18 sein,
was aber zu einer werkstoffbedingten Verteuerung des Kolbenkörpers führen kann.
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Bei der Aktivierung der pyrotechnischen
Antriebseinheit 20 werden die Kolbenstange 16 und
der Kolbenkörper 18 mit
dem Schneidelement 30 als Einheit gemeinsam in der ersten
axialen Richtung A1 aus der in 2 gezeigten Ausgangsstellung
in eine Endstellung verschoben, in der sie gemeinsam zur Ruhe kommen.
Die Endstellung muß keine
vorbestimmte, exakte Position sein, sondern ist die Position der
Kolbenstange 16, in der sie maximal verschoben wurde. Weder
die Schneidkanten 32 noch die Fixierelemente 26 leisten
dieser Verschiebebewegung Widerstand, da die Fixierelemente 26 einen
genügend
großen
Abstand zur Innenwand des Zylinders 12 haben und die Schneidkanten 32 nicht
relativ zur Kolbenstange 16 bewegt werden. Mit dieser Antriebsbewegung
in der ersten axialen Richtung A1 kann z.B.,
wie in 1 gezeigt, die
Motorhaube 36 eines Fahrzeugs angehoben werden.
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Wirkt nun eine Kraft F auf die Kolbenstange 16,
die bestrebt ist, die Kolbenstange 16 in der zweiten axialen
Richtung A2 zu bewegen, bewegen sich zunächst der
Kolbenkörper 18 und
das Schneidelement 30 zusammen mit der Kolbenstange 16 so
weit in der zweiten axialen Richtung A2,
bis die Fixierelemente 26 zwischen dem Kolbenkörper 18 und
der Wand des Zylinders 12 festklemmen und so eine weitere
Bewegung des Kolbenkörpers 18 in
axialer Richtung A2 unterbinden.
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Ist die Kraft F größer als
die Kraft, die benötigt
wird, um die Kolbenstange 16 gegen den Widerstand der Schneidkanten 32 zu
bewegen, so setzt die Kolbenstange 16 ihre Bewegung in
die zweite axiale Richtung A2 fort, wobei
ein Teil der aufgebrachten Energie in eine spanbildende Schneidbewegung
der Schneidkanten 32 in die Kolbenstange 16 umgesetzt wird.
Die hierbei entstehenden Späne 38 werden durch
den Kolbenkörper 18 aufgefangen.
In 3 ist der Kolben-Zylinder-Antrieb 10 in
einer Position gezeigt, kurz nachdem die Kolbenstange 16 die
Endstellung verlassen hat.
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Ist der Kolben-Zylinder-Antrieb 10 bei
einem in 1 gezeigten
Personensicherheitssystem eingesetzt, wird die Aufprallenergie z.B.
des Fußgängers so
abgebaut, daß die
auf diesen wirkende Kraft auf ein bestimmtes Maß begrenzt ist.
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Die 5 und 6 zeigen Außenansichten
eines Kolben-Zylinder-Antriebs 100 gemäß einer zweiten Ausführungsform
der Erfindung. 7 zeigt
diesen Kolben-Zylinder-Antrieb 100 in einer Schnittansicht.
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In allen drei Figuren ist der Kolben-Zylinder-Antrieb 100 vor
seiner Aktivierung dargestellt. Der Kolben 114 befindet
sich in der Ausgangsstellung, in unmittelbarer Nähe zu einer auf bekannte herkömmliche
Weise gestalteten pyrotechnischen Antriebseinheit 120.
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Der Kolben 114 umfaßt eine
starre, aus einem geeigneten Metall bestehende Kolbenstange 116.
An deren unteren, der Antriebseinheit 120 zugewandten Ende ist
eine Nut vorgesehen, in die ein Spannring 115 eingreift,
der den Kolben 114 im Zylinder 112 gegen eine
Verschiebung durch normale Fahrzeugbewegungen in der Ausgangsstellung
fixiert. Die Konfiguration des Spannrings 115 ist näher in 11 gezeigt.
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Dicht über dem unteren, zur Antriebseinheit 120 gerichteten
Ende ist an der Kolbenstange 116 eine Scheibe 117 angeordnet,
die an den Querschnitt des Zylinders 112 angepaßt ist.
Die Scheibe 117 ist gegenüber der Kolbenstange 116 nicht
verschieblich. Der Kolben 114 ist gegenüber der Zylinderwand durch
einen an der Scheibe 117 befindlichen Dichtungsring 113 abgedichtet.
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Knapp oberhalb der Scheibe 117,
auf deren von der Antriebseinheit 120 weg gerichteten Seite, weist
die Kolbenstange 116 einen Abschnitt 119 mit einem
gegenüber
dem sich daran anschließenden, von
der Antriebseinheit 120 weg gerichteten Bereich der Kolbenstange 116 verringertem
Durchmesser auf. Im Bereich des Abschnitts 119 ist die
Kolbenstange 116 von einer in axialer Richtung komprimierbaren
Dämpfungshülse 121 umgeben.
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Der Zylinder 112 ist an
seinem von der Antriebseinheit 120 entfernten Ende durch
ein Verschlußstück 123 gasdicht
abgeschlossen. Die Kolbenstange 116 ragt durch das Verschlußstück 123 hindurch.
Zur Erzielung der Gasdichtigkeit sind mehrere Dichtungen 125 vorgesehen.
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An ihrem oberen, außerhalb
des Zylinders 112 gelegenen Ende trägt die Kolbenstange 116 ein Anbindungsstück 127,
das z.B. zur Befestigung des KolbenZylinder-Antriebs 100 bzw.
der Kolbenstange 116 an der Motorhaube 36 dient.
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8 zeigt
das Verschlußstück 123 in
einer Draufsicht, während
die 9 und 10 das Verschlußstück 123 in
zwei senkrecht zueinander gelegenen Schnittansichten zeigen.
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Im Verschlußstück 123 ist ein Schneidelement 130 angeordnet,
das als ein vom Verschlußstück 123 separates
Bauteil ausgebildet ist (siehe z.B. 13).
Das Schneidelement 130 ist in einer Ausnehmung 131 des
Verschlußstücks 123 aufgenommen,
die sich in einer Richtung R senkrecht zum Verlauf der Kolbenstange 116,
d.h. senkrecht zu den beiden axialen Richtungen A1 und
A2, erstreckt.
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Das Schneidelement 130 hat
eine Öffnung 133,
an deren nach innen gerichteten, parallel zur Richtung R verlaufenden
Rändern
in einem mittleren Abschnitt jeweils eine Schneidkante 132 ausgebildet ist.
Die beiden Schneidkanten 132 liegen sich gegenüber. In
Richtung R rechts und links der Schneidkanten 132 bildet
die Öffnung 133 jeweils
einen verbreiterten Ausschnitt, der in Durchmesser und Form der Kolbenstange 116 angepaßt ist.
Der Abstand der beiden Schneidkanten 132 hingegen ist gleich
oder größer dem
Durchmesser der Kolbenstange 116 in deren Abschnitt 119 mit
verringertem Durchmesser und ist in jedem Fall kleiner als der Durchmesser
der Kolbenstange 116 in dem an den Abschnitt 119 anschließenden Bereich.
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In der in 13 gezeigten Ausgangsstellung befindet
sich das Schneidelement 130 in einer ersten Position. In
dieser umgibt der in 13 links
gelegene verbreiterte Ausschnitt der Öffnung 133 die Kolbenstange 116,
und die Schneidkanten 132 befinden sich rechts der Kolbenstange 116,
sind also nicht in Eingriff mit dieser. Das Schneidelement 130 ist
in Richtung R durch ein Antriebsmittel beaufschlagt, das in diesem
Fall durch zwei Federn 135 gebildet ist, die eine Vorspannung
auf das Schneidelement in Richtung R ausüben (siehe 14 bis 18).
Das Schneidelement 130 kann sich dennoch nicht in Richtung
R bewegen, da der Abstand der Schneidkanten 132 kleiner
ist als der Durchmesser der Kolbenstange 116. Aufgrund
der geometrischen Form der Öffnung 133 ist
das Schneidelement 130 daher in seiner ersten Position
fixiert. In der ersten Position kann sich die Kolbenstange 116 praktisch
widerstandslos in der ersten axialen Richtung A1 gegenüber dem
Schneidelement 130 bewegen.
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Nach der Aktivierung des Kolben-Zylinder-Antriebs 100 verfährt die
Kolbenstange 116 angetrieben von dem von der Antriebseinheit 120 freigesetzten
Gas in ihre Endstellung, die in den 14 und 15 dargestellt ist. Die Scheibe 117 am
Kolben 114 hat sich bis zum oberen Ende des Zylinders 112 bewegt,
so daß die
Dämpfungshülse 121,
die einen eventuellen Aufprall der Scheibe 117 auf das Verschlußstück 123 durch
Verformung dämpft,
in Anlage oder ganz in der Nähe
des oberen Zylinderendes ist. Die Kolbenstange 116 hat
sich so weit in der ersten axialen Richtung A1 verschoben,
daß der
Abschnitt 119 mit verringertem Durchmesser im Bereich des Schneidelements 130 liegt.
Nun befindet sich die Kolbenstange 116 in einer Übergangsposition.
Das Schneidelement 130 wird durch die Wirkung der Federn 135 in
der Richtung R aus seiner ersten Position in eine zweite Position
verschoben, in der die Schneidkanten 132 auf Höhe der Kolbenstange 116 liegen.
Eine weitere Bewegung des Schneidelements 130 in Richtung
R ist durch einen in einem Freigabeelement 139 ausgebildeten
Anschlag 137 verhindert.
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Wirkt nun eine Kraft F z.B. wie in 1 dargestellt auf die Motorhaube 36,
die die Kolbenstange 116 in der zweiten axialen Richtung
A2 zu bewegen versucht, wird diese zunächst soweit
verschoben, bis sich der Abschnitt 119 der Kolbenstange 116 in
der zweiten axialen Richtung A2 durch den
Zwischenraum zwischen den Schneidkanten 132 hindurch bewegt
hat. Da der Durchmesser des anschließenden Bereichs der Kolbenstange 116 größer ist
als der Abstand der Schneidkanten 132, gelangen nun die Schneidkanten 132 in
Eingriff mit der Kolbenstange 116. Um einen stufenlosen
Eingriff zu ermöglichen, ist
der Übergang
zwischen dem Abschnitt 119 und dem daran anschließenden Bereich
der Kolbenstange 116 abgeschrägt.
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Ist die wirkende Kraft F groß genug,
so bewegt sich die Kolbenstange 116 in der zweiten axialen
Richtung A2 unter einer spanenden Verformung der
Kolbenstange 116 durch die Schneidkanten 132 zurück in den
Zylinder 112. Die Bewegung der Kolbenstange unter Bildung
von Spänen 38 ist
in 16 gezeigt. Ist die
Kraft F kleiner, verharrt die Kolbenstange 116 in ihrer
Position.
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Es kann vorkommen, daß der Kolben-Zylinder-Antrieb 100 fälschlicherweise
ausgelöst
wird oder eine Auslösung
bzw. ein Unfall nicht zufolge hat, daß die Kolbenstange 116 wieder
durch eine äußere Kraft
in den Zylinder 112 hineinbewegt wird. Um in diesem Fall
nicht eine hohe Kraft zum Schließen der Motorhaube 36 aufwenden
zu müssen,
ist das Freigabeelement 139 vorgesehen. Dieses ist so ausgebildet,
daß es
senkrecht zur axialen Richtung und zur Richtung R vom Schneidelement 130 weg
bewegt werden kann. Diese Bewegung erfolgt gegen die Kraft einer
Rückstellfeder 143,
die zum Beispiel in 10 gezeigt
ist, so daß ohne
einen Eingriff eines Benutzers der Anschlag 137 stets im
Verschiebeweg des Schneidelements 130 liegt. Durch die
Betätigung des
Freigabeelements 139 gerät der Anschlag 137 außer Eingriff
mit dem Schneidelement 130, wie dies in den 17 und 18 gezeigt ist. Jetzt können die
Federn 135 das Schneidelement 130 in Richtung
R in eine dritte Position weiterbewegen, so daß die Schneidkanten 132 wieder
außer
Eingriff mit der Kolbenstange 116 kommen. Die Kolbenstange 116 liegt nun
im in 18 rechten verbreiterten
Ausschnitt der Öffnung 133 des
Schneidelements 130.
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Das Einnehmen der dritten Position
läßt sich dadurch
unterstützen,
daß die
Kolbenstange 116 durch das Anheben der Motorhaube 36 kurzfristig
in die in 14 gezeigte
Stellung gebracht wird, in der der Abschnitt 119 mit verringertem
Durchmesser der Kolbenstange 116 im Bereich des Schneidelements 130 zu
liegen kommt. Da jetzt die Schneidkanten 132 nicht in Eingriff
mit der Kolbenstange 116 sind, obwohl diese genau zwischen
den beiden Schneidkanten 132 liegt, kann sich das Schneidelement 130 ohne
Kontakt und damit ohne nennenswerten Widerstand in die dritte Position
bewegen.
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In der dritten Position des Schneidelements 130 kann
die Kolbenstange 116 mit geringem Kraftaufwand wieder in
den Zylinder 112 hineingedrückt werden. In ihrer Ausgangslage
angekommen, rastet das untere Ende der Kolbenstange 116 am
Spannring 115 ein, so daß die Kolbenstange 116 wieder
im Zylinder 112 fixiert ist.
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In 19 ist
eine Kolbenstange 16 gezeigt, deren Dicke in axialer Richtung
A1 zunimmt. Dies führt dazu, daß die zur
Bewegung der Kolbenstange 16 in zweiter axialer Richtung
A2 benötigte
Kraft F im Laufe der Bewegung größer wird,
so daß sich
eine progressive Kraftkennlinie ergibt. Durch eine geeignete Variation
des Querschnitts der Kolbenstange 16, 116 über ihre
Länge läßt sich
die Kraftkennlinie gezielt an den jeweiligen Einsatzzweck anpassen.
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Die 20 bis 29 zeigen eine dritte Ausführungsform
eines Kolben-Zylinder-Antriebs 200.
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Dieser unterscheidet sich vom Kolben-Zylinder-Antrieb 100 gemäß der zweiten
Ausführungsform dadurch,
daß das
Schneidelement 230 so ausgelegt ist, daß es im Fall einer manuellen
Rückstellung
wieder in die erste Position übergeht.
In diesem Fall ist also die dritte Position mit der ersten Position
identisch.
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Der Kolben-Zylinder-Antrieb 200 weist
einen Zylinder 212 mit einem darin aufgenommenen Kolben 214 und
einer mit dem Kolben 214 verbundenen Kolbenstange 216 auf.
Die Kolbenstange 216 hat einen Abschnitt 219 mit
verringertem Durchmesser, der sich unmittelbar oberhalb des Kolbens 214 in Richtung
A1 anschließt. Dieser Abschnitt 219 ist
wie in der zweiten Ausführungsform
von einer in axialer Richtung komprimierbaren Dämpfungshülse 221 umgeben.
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In einem Verschlußstück 223, durch das
die Kolbenstange 216 hindurchragt und außerhalb
dessen ein Anbindungsstück 227 angeordnet
ist, ist ein Schneidelement 230 mit zwei gegenüberliegenden Schneidkanten 232 aufgenommen.
Analog zur zweiten Ausführungsform
weist das Schneidelement 230 eine Öffnung 233 auf, die
in der in 21 linken
Seite in einem verbreiterten Ausschnitt endet, der in Form und Größe dem Durchmesser
der Kolbenstange 216 außerhalb deren Abschnitt 219 angepaßt ist.
Auch hier ist der Abstand der beiden Schneidkanten 232 kleiner
gewählt
als der Durchmesser der Kolbenstange 216, aber größer als
der Durchmesser der Kolbenstange 216 in deren verjüngtem Abschnitt 219.
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Ebenfalls analog zur zweiten Ausführungsform
ist das Schneidelement 230 durch ein Antriebsmittel, z.B.
die Federn 235, in Richtung R vorgespannt, die bestrebt
sind, die Schneidkanten 232 in Richtung der Kolbenstange 216 zu
bewegen.
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Diese Bewegung wird allerdings in
der in 20 und 21 gezeigten Ausgangslage
des Kolben-Zylinder-Antriebs 200, in der sich das Schneidelement 230 in
seiner ersten Position befindet, durch die Geometrie der Öffnung 233 des
Schneidelements 230 verhindert.
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Gerät aber nun der verjüngte Abschnitt 219 der
Kolbenstange 216 in den Bereich zwischen den Schneidkanten 232,
bewegt sich das Schneidelement 230 angetrieben durch die
Federn 235 in Richtung R in seine zweite Position (in 21 nach links), in der die
Schneidkanten 232 auf Höhe
der Kolbenstange 216 liegen. Wirkt nun eine Kraft F in
Richtung A2 entgegengesetzt zur Richtung
A1, verschiebt sich die Kolbenstange 216 zunächst soweit
in Richtung A2, bis aufgrund des größeren Durchmessers
der Kolbenstange 216 außerhalb des Abschnitts 219 die Schneidkanten 232 in
Eingriff mit der Kolbenstange 216 geraten. Ist, wie weiter
oben bereits beschrieben, die Kraft F groß genug, erfolgt eine spanende
Verformung der Kolbenstange 216, während der sich die Kolbenstange 216 in
Richtung A2 wieder zurück in den Zylinder 212 bewegt.
Dieser Zustand ist in 22 gezeigt.
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Falls sich der Kolben-Zylinder-Antrieb 200 in einer
Situation befindet, in der es z.B. aufgrund einer Fehlauslösung oder
aufgrund einer zu kleinen Krafteinwirkung nicht dazu gekommen ist,
daß die
Kolbenstange 216 im Zylinder 212 wieder bis in
ihre Ausgangslage verschoben wurde, ist eine manuelle Rückstellung
möglich.
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Hierzu ist ein Freigabeelement 239 vorgesehen,
das in diesem Fall durch einen Druckknopf 240 gebildet
ist, der gegen die Kraft einer Rückstellfeder 243 in
Richtung A2 relativ zum Verschlußstück 223 bewegt
werden kann. Am unteren Ende des Druckknopfs 240 ist eine
Rampe 244 ausgebildet, die in eine von der Öffnung 233 separate
zweite Öffnung 246 im
Schneidelement 230 ragt.
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Für
die Rückstellung
wird die Kolbenstange 216, z.B. durch Anheben der Motorhaube 36,
ganz an das obere Ende des Zylinders 212 bewegt, wie dies
in den 25 und 26 gezeigt ist. Hierdurch
gerät der
verjüngte
Abschnitt 219 der Kolbenstange 216 zwischen die
Schneidkanten 232. Wird in dieser Stellung der Kolbenstange
der Druckknopf 240 in Richtung A2 betätigt, gleitet
die Rampe 244, die nun in Anlage an den rechten Rand der Öffnung 246 ist
(bei der Darstellung in 27),
durch die Öffnung 246 und bewegt
dabei das Schneidelement 230 aus dessen zweiter Position
entgegen der Richtung R zurück
in die erste Position. Dies ist in 29 dargestellt.
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Jetzt sind die Schneidkanten 232 wieder
außer
Eingriff mit der Kolbenstange 216, und die Kolbenstange 216 liegt
in der erweiterten Ausnehmung der Öffnung 233 des Schneidelements 230.
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Die Kolbenstange 216 kann
jetzt von einem Benutzer von Hand in Richtung A2 in
das Innere des Zylinders 212 zurückgeschoben werden. Sobald
der Abschnitt 219 der Kolbenstange 216 die Schneidkanten
passiert hat, wird das Schneidelement 230 wieder aufgrund
der geometrischen Form der Öffnung 233 in der
ersten Position gehalten. Jetzt kann der Benutzer die Kolbenstange 216 ohne
Kraftaufwand zurück
in ihre Ausgangsposition verschieben.
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In der Ausgangslage wird der Kolben 214 durch
einen Rastmechanismus 260 am unteren Ende des Zylinders 212 festgehalten,
solange die pyrotechnische Antriebseinheit 220 nicht aktiviert
ist.
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Bei der Aktivierung des Kolben-Zylinder-Antriebs 200 gibt
der Rastmechanismus 260 den Kolben 214 frei, und
dieser bewegt sich in Richtung A1 bis zum
oberen Ende des Zylinders 212.
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Der Rastmechanismus
260 ist
bereits aus der
DE 10 2004
007 687 bekannt und wird daher im folgenden nur kurz beschrieben.
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Ein über eine Blattfeder 262 an
der Innenwand des Zylinders 212 befestigter Rasthebel 264 hintergreift
an einem Ende einen Rastzapfen 266, der am Kolben 214 ausgebildet
ist. Der Rasthebel 264 verschließt einen Kanal 268,
der in Verbindung mit der pyrotechnischen Antriebseinheit 220 steht.
Diese Situation ist in 23 dargestellt.
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Wird nun die pyrotechnische Antriebseinheit 220 aktiviert,
drücken
die freigesetzten heißen
Gase den Rasthebel 264 entgegen der Kraft der Blattfeder 262 zur Seite.
Hierdurch wird der Kanal 268 zum Inneren des Zylinders 212 freigegeben,
und die Treibgase können
auf die Unterseite des Kolbens 214 wirken und diesen zusammen
mit der Kolbenstange 216 in Richtung A1 verschieben.
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Gelangt nun der Kolben 214 bei
einer Bewegung in Richtung A2 wieder in
seine Ausgangslage am unteren Ende des Zylinders 212, wird
der Rasthebel 264, der sich dann wieder in seiner 23 gezeigten Anfangslage
befindet, durch eine am Rastzapfen 266 ausgebildete Rampenfläche 270 zur
Seite geschoben, bis er den Rastzapfen 266 hintergreift und
so die Kolbenstange 216 und den Kolben 214 wieder
in der Ausgangslage fixiert.
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Die 30 bis 33 zeigen einen Kolben-Zylinder-Antrieb 300 gemäß einer
vierten Ausführungsform.
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Analog zur zweiten und dritten Ausführungsform
ist ein Kolben 314 mit einer Kolbenstange 316 in einem
Zylinder 312 geführt.
Die Kolbenstange 316 weist an den Kolben 314 anschließend einen
Abschnitt 319 mit verjüngtem
Durchmesser auf, der von einer in axialer Richtung komprimierbaren
Dämpfungshülse 321 umgeben
ist. Das obere Ende des Zylinders 312 ist von einem Verschlußstück 323 verschlossen.
In diesem Verschlußstück 323 ist
ein Schneidelement 330 in axialer Richtung A1,
A2 unverschieblich aufgenommen, das mittig
eine Öffnung 333 aufweist,
durch die die Kolbenstange 316 hindurchragt. Am radialen
Innenrand der Öffnung 333 sind
drei in gleichen Winkelabständen
voneinander beabstandete Schneidkanten 332 ausgebildet.
Jede Schneidkante 332 erstreckt sich in Umfangsrichtung über einen
Winkelbereich β,
hier jeweils ca.75°.
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Das Schneidelement 330 weist
eine gewisse Elastizität
auf, z.B. weil es aus einem Material mit einer gewissen Elastizität besteht
oder Abschnitte, bevorzugt außerhalb
der Schneidkanten 332, mit einer gewissen Elastizität aufweist,
so daß eine
Verformung des Schneidelements 330 in axialer Richtung A1, A2 zu einem gewissen
Grad möglich
ist. Ein geeignetes Material ist beispielsweise Federstahl.
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Im entspannten Zustand liegen die
Schneidkanten 332 mit dem Rest des Schneidelements 330 in
einer Ebene. Die von den Schneidkanten 332 einge schlossene
Fläche
ist kleiner als die Querschnittsfläche der Kolbenstange 316.
Der entspannte Zustand des Schneidelements 330 ist analog
zur zweiten Position bei der zweiten und der dritten Ausführungsform
zu sehen.
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Vor der Auslösung des Kolben-Zylinder-Antriebs 300 und
auch während
der Aufstellbewegung der Motorhaube 36 bei der Bewegung
des Kolbens 314 in axialer Richtung A1 befindet
sich das Schneidelement 330 in einem gebogenen Zustand.
Das Schneidelement 330 hat senkrecht zur Axialrichtung A1 eine gewisse Wölbung in die erste axiale Richtung A1. Durch die Aufwölbung sind die Schneidkanten 332 leicht
in axialer Richtung A1 verkippt, so daß diese
aufgrund ihrer Ausrichtung zur Kolbenstange 316 nicht in
Kontakt und in Eingriff mit der Oberfläche der Kolbenstange 316 kommen
können.
Dies führt
dazu, daß das
Schneidelement 330 ohne Eingriff der Schneidkanten 332 in
die Kolbenstange 316 an deren Oberfläche entlanggleiten kann, obwohl
das Schneidelement 330 an der Kolbenstange 316 anliegt
(30). Der gebogenen
Zustand entspricht der zweiten Position in der zweiten und dritten
Ausführungsform.
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Im gebogenen Zustand ist das Schneidelement
in Richtung des entspannten Zustands vorgespannt.
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Das Auslösen des Kolben-Zylinder-Antriebs 300 und
die Bewegung des Kolbens 314 und der Kolbenstange 316 in
erster axialer Richtung A1 in die Endstellung
geschehen wie oben beschrieben. Das zur Verformung des Kolbens 314 und
der Kolbenstange 316 notwendige Gas wird auch hier durch eine
pyrotechnische Einheit zur Verfügung
gestellt, die analog zu den bereits beschriebenen ausgebildet, aber
nicht gezeigt ist. Erreicht der Kolben 314 nach der Auslösung der
Antriebseinheit analog zu den bereits beschriebenen Ausführungsformen
seine Endstellung am oberen Ende des Zylinders 312 in unmittelbarer
Nähe zum
Verschlußstück 323 (31), so gerät der Abschnitt 319 der
Kolbenstange 316 mit gegenüber dem Rest der Kolbenstange 316 verjüngtem Durchmesser
in den Bereich zwischen den Schneidkanten 332 (Übergangsstellung). Da
das Schneidelement 330 nur durch seine Anlage an die Kolbenstange 316 im
gebogenen Zustand gehalten wird, entspannt sich dieses nun. Der
Durchmesser des Ab schnitts 319 und die Position der Schneidkanten 332 sind
so gewählt,
daß das
Schneidelement 330 seine entspannte Lage einnehmen kann.
Hierbei können
die Schneidkanten 332 den Abschnitt 319 der Kolbenstange
berühren.
Die Schneidkanten 332 sind nun so zur Kolbenstange ausgerichtet,
daß sie
spanend in die Kolbenstange 316 eingreifen können, sobald
der verjüngte
Abschnitt 319 die Öffnung 333 passiert
hat. Dies geschieht, wenn die Einwirkung einer genügend großen Kraft
F in zweiter axialer Richtung A2 auf die
Kolbenstange 316 erfolgt (32).
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Ist die Kraft F größer als
die zur spanenden Verformung der Kolbenstange 316 notwendige
Kraft, kann die Kolbenstange 316 in ihre Ausgangsstellung zurückverschoben
werden.
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Bei dieser Ausführungsform ist keine Rückstellfunktion
zur Verfahrung der Kolbenstange 316 in ihre Ausgangsposition
bei einer Fehlauslösung
vorgesehen. Eine solche wäre
jedoch denkbar, indem man zum Beispiel einen weiteren pyrotechnischen Antrieb
(nicht gezeigt) in das Verschlußstück 323 integriert,
der nur für
eine Rückstellung
gezündet
wird und eine genügend
hohe Kraft auf den Kolben 314 ausübt, um diesen bis ganz in seine
Ausgangsposition zurückzuverschieben.
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Im Ermessen des Fachmanns können selbstverständlich auch
Elemente der vorgestellten Ausführungsformen
miteinander kombiniert werden. Auch ist es möglich, z.B. Ausbildung und
Anzahl der Schneidkanten zu variieren.