DE202010013801U1 - Aktuator für Fußgängerschutzeinrichtung - Google Patents
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Abstract
Aktuator (1) mit einem rohrförmigen Gehäuse (2), mit einem Verschlußteil (3) mit einem Befestigungsteil (4), einer aus dem verschlossenen Ende des Gehäuses (2) gegenüberliegenden Ende des Gehäuses (2) herausgeführten Kolbenstange (8) mit einem daran befindlichen Befestigungselement (9), einer konzentrisch im Gehäuse (2) angeordneten und längs der Mittelachse (14) verschiebbaren Kolbengruppe (10), mit einem auf die Kolbengruppe (10) in Ausschubrichtung wirkenden Kraftmittel, dadurch gekennzeichnet, das nach dem Aktivieren der Druckgas erzeugenden Einheit (5) das erzeute Druckgas über die Kanäle (18, 18a und 18b) zeitversetzt aus der Kammer (15) auströmt.
Description
- Technisches Umfeld
- Die Erfindung betrifft einen Aktuator insbesondere für die Verwendung in einer Fußgängerschutzeinrichtung für einen Personenkraftwagen.
- Aus der
DE 10 2007 020 070 A1 ist ein pyrotechnischer Aktuator bekannt, der nach einem Unfall die Vorderräder des Fahrzeugs so verstellt werden, dass ein Eindringen in den Fahrgastraum verhindert wird. Eine andere Ausgestaltung eines pyrotechischen Aktuators ist aus derDE 10 2005 034 557 A1 bekannt. Der Aktuator dient zum Anheben und Halten einer Fronthaube nach einer Kollision mit einem Fussgänger. Aus derDE 10 2005 034 558 A1 wird für die gleiche Aufgabe eine weitere Ausgestaltung dargestellt. - Offenbarung der Erfindung
- Technisches Problem
- Nach einer Kollission eines Kraftfahrzeuges mit einem Fußgänger soll die Fronthaube in weniger als 100 ms soweit angehoben werden, so dass sich die Fronthaube nach dem Aufprall des Fußgängers noch ausreichend stark verformen kann. Die Zeit bis zum Erreichen der oberen Position ist so bemessen, dass ein Kopfaufprall erst dann erfolgt, wenn sich die Haube in der oberen Endlage befindet. Damit die Fußgängerschutzfunktion gewährleistet ist, muss die Motorhaube noch für eine definierte Zeit in dieser Position gehalten werden. Eine sichere, difinierte Positon der Motorhaube nach einer Aktivierung erleichtert auch die Prüfung und Zulassung der Fußgängerschutzreinrichtung nach den gültigen Vorschriften. Zum Anderen ist es notwendig, dass insbesondere nach einer Fehlauslösung, die Motorhaube mit einfachen Mitteln wieder in die geschlossene Stellung gebracht werden kann. Aufgabenstellung ist daher, eine Einrichtungen zu schaffen, mittels der die Haltezeit der Motorhaube in der für den Fußgängerschutz aktivierten Position gut einstellbar ist.
- Technische Lösung
- Zur Lösung der Aufgabe wird ein Aktuator entsprechend der
1 vorgeschlagen. Vorzugsweise wird die Ausschubkraft durch eine Druckgas erzeugende Einheit erzeugt. Erfindungsgemäß wird das erzeugte Druckgas im Aktuator dazu verwendet, um die Haube in der für den Fußgängerschutz aktivierten Stellung zu halten. Es wird vorgeschlagen, einen Ausströmkanal zum Entweichen des Druckgases erst dann zu öffnen, wenn die Motorhaube im Windschutzscheibenbereich vollständig in die Fussgängerschutzposition gebracht wurde, bzw zum Zeitpunkt des Kopfaufpralls oder später. Damit wird ein wesentlich einfacherer Aufbau des pyrotechnischen Aktuators im Vergleich zu den bekannten LösungenDE 10 2005 034 557 undDE 10 2005 034 558 erreicht. - Kurze Beschreibung von Zeichnungen
-
1 : Schnittdarstellung des Aktuators nach einer ersten Ausführung vor Aktivierung der Druckgas erzeugenden Einheit Fornthaube geschlossen. -
2 : Schnittdarstellung des Aktuators nach einer ersten Ausführung nach Aktivierung der Druckgas erzeugenden Einheit und nach dem vollständigen Anheben der Fronthaube -
3 : Detaildarstellung einer zweiten Ausführung im Bereich der Kolbengruppe vor der Aktivierung der Druckgas erzeugenden Einheit -
4 : Detaildarstellung einer zweiten Ausführung im Bereich der Kolbengruppe nach der Aktivierung der Druckgas erzeugenden Einheit -
5 : Detaildarstellung des Aktuators im Bereich der Kolbengruppe nach einer dritten Ausführung -
6 : Kinematik zum Überführen der Motorhaube in Fußgängerschutzposition – nicht aktiviert -
7 : Kinematik zum Überführen der Motorhaube in Fußgängerschutzposition – aktiviert - Die beste Art und Weise, die Erfindung auszunutzen
- Der in
1 dargestellte Aktuator1 besteht im Wesentlichen aus einem zylindrischen Gehäuse2 , dass auf einer Seite mit einem Verschlussteil3 gasdicht verschlossen ist. Das Verschlußteil ist mit den Sicken20 im Gehäuse2 gegen axiales Verschieben gesichert. Das Verschlußteil3 ist an der dem Gehäuse2 abgewanden Seite mit einem Befestigungsteil4 versehen. In dem Verschlußteil3 ist eine Druckgas erzeugende Einheit5 gasdicht zum Verschlußteil3 untergebracht. Die Druckgas erzeugende Einheit5 ist mit mindestens 2 Litzen6 mit einer externen Steuerung verbunden. Am anderen Ende des Gehäuses2 befindet sich ein ringförmiges Führungselement7 , durch das koaxial zum Gehäuse2 die Kolbenstange8 geführt wird. Am nicht im Gehäuse2 befindlichen Ende der Kolbenstange8 befindet sich ein zweites Befestigungselement9 . - Am im Gehäuse
2 befindlichen Ende der Kolbenstange befindet sich die zylindrische Kolbengruppe10 . Die Kolbengruppe10 besteht aus einem vorteilhaft zweiteilig aufgebauten Kolben11 , einer Dichtung12 und vorzugsweise mit einer Verriegelungsmechanik13 aus einem radial vorgespannten Sicherungsring. Die Kolbengruppe10 ist mit der Kolbenstange8 fest verbunden und kann zusammen mit der Kolbenstange8 längs zur Mittelachse14 verschoben werden. Durch die Dichtung12 wird der Innenraum des Gehäuses2 im Wesentlichen gasdicht in die Kammer15 und16 getrennt. - Der Aktuator
1 nach1 ist gehäuseseitig durch das Befestigungsteil4 z. B. mit einer nicht dargestellten Fahrzeugkarosserie und durch das Befestigungsteil9 mittels der Kinematik17 mit der relativ gegenüber der Karosserie zu bewegenden Motorhaube19 verbunden. - Wird nach dem Erkennen einer Fußgängerkollision durch eine externe Steuerung ein elektrisches Auslösesignal über die Litzen
6 an die Druckgas erzeugende Einheit5 angelegt, dann baut sich in wenigen Millisekunden in der Kammer15 ein hoher Gasdruck auf (1 ). Die aus dem Gasdruck resultierende Kraft wirkt auf den Kolben11 und bewegt die Kolbengruppe10 mit der Kolbenstange8 längs der Mittelachse14 in Richtung der Kammer16 . Aufgrund des hohen Druckes in der Kammer15 wird eine große Ausschubkraft über den Kolben11 auf die Kolbenstange8 übertragen und aus dem Gehäuse2 ausgeschoben. Dadurch wird die Motorhaube19 durch den Aktuator1 geführt mittels einer Kinematik17 von der in6 dargestellten Lage in die nach7 gezeichnete Position für den Fussgängerschutz überführt. - Durch den im Aktuator
1 noch vorhandenen Restdruck wird die Motorhaube19 in der in6 gezeigten Stellung solange gehalten, bis das Gas aus der Kammer15 entweichen kann. Anhand einer ersten Ausführung nach1 und2 wird der zeitliche Ablauf erläutert. Nach dem Aktivieren der Druckgas erzeugenden Einheit5 befindet sich das entstandene Gas in der Kammmer15 . Die Kammer15 wird duch die Dichtung12 in der Kolbengruppe10 zum Gehäuse2 und der Dichtung22a im Verschlußteil3 zum Gehäuse2 abgedichtet. Die Dichtung22a im Verschußteil3 stellt solange eine Abdichtung der Kammer15 dar, bis die Kolbengruppe10 am Führungselement7 anstößt. Die noch vorhandene Bewegungsenergie der Motorhaube19 , bzw. der vorhandene Restdruck in der Kammer15 bewirkt danach eine Verschiebung des Verschlußteiles3 längs der Mittelachse14 gegenüber dem Gehäuse2 . - Erst nachdem die Dichtung
22a im Verschlußteil3 die Innenwand des Gehäuses2 nicht mehr beruht, kann das noch unter Druck stehende Gas aus der Kammer15 über den Kanal18 ausströmen. Durch einen definierten Querschnitt des Kanals18 kann die Ausströmzeit des unter Druck stehenden Gases beeinflußt werden. Die Dichtung22b kann wahlweise verwendet werden, um sicherzustellen, dass das Druckgas ausschließlich über den Kanal18 abströmt. Somit wird die Motorhaube19 solange in der aktivierten Stellung nach7 gehalten, bis der Druck in der Kammer15 unter einen bestimmten Wert abfält. Die Steuerung des Druckabbaues in der Kammer15 kann in 2 Phasen unterteilt werden: Während der Ausstellbewegung, in der sich die Kammer15 vergrößert, kann kein Gas entweichen; sobald die Dichtung22a zwischen Verschlußteil3 und Gehäuse2 geöffnet wird, kann durch den Kanal18 Gas entweichen. - Eine zweite Ausgestaltung ist in
3 dargestellt. Statt des Kanals18 im Verschußteil, ist in der Kolbengruppe10 ein Kanal18a angebracht. In dem Kanal18a befindet sich ein im Wesentlichen zylindrisches Element24 mit einem den Kanal18a ausfüllenden Querschnitt. Das Element24 kann in dem Kanal längs seiner Mittelachse verschoben werden. Nach dem Aktivieren der Druckgas erzeugenden Einheit5 befindet sich das entstandene Gas in der Kammmer15 unter einem hohen Druck, der das stabförmige Element in Richtung der Kammer16 drückt. Es kann kein Druckgas aus der Kammer15 in die Kammer16 entweichen; die Kolbenstange8 mit der Kolbengruppe10 wird wie in der ersten Ausführung ausgeschoben. Bevor Kolbengruppe10 auf das Führungselement7 auftrifft, wird das in die Kammer16 ragende stabförmige Element24 in Richtung der Kammer16 im Kanal18a verschoben (4 ). Dadurch wird ein Teilquerschnitt im Kanal18a freigegeben. Das unter einem Restdruck stehende Gas in der Kammer15 kann um das nicht zum Gehäuse2 dichtende Verriegelungselement15 , bzw. die ebenfalls nicht zum Gehäuse2 dichte, der Kammer15 zugewendeten, Kolbengruppenhälfte, über die Nut25 aus dem Kanal18a in die Kammer16 strömen. Über dem vorhandenen Ringspalt zwischen dem Aussendurchmesser der Kolbenstange8 und dem Innenendurchmesser der Bohrung im Führungselement7 kann das Gas aus der Kammer16 über die Ausnehmung21 an der Kolbenstange8 ausströmen. Durch die Gestaltung des Kanals18a , bzw. des stabförmigen Elementes24 kann der freiwerdende Querschnitt für die Gasströmung von der Kammer15 nach Kammer16 beeinflusst und damit die zum Ausströmen des Gases erforderliche Zeit gesteuert werden. Je länger das Gas in der Kammer15 verbleibt, umso länger wird auch die Motorhaube19 in der aktivierten Stellung nach7 gehalten. - In einer dritten Ausführung nach
5 ist in der Kolbengruppe10 statt des Kanals18 ein Kanal18b vorgesehen. Der Kanal18b ist mit einer bei rel. niedriger Temperatur (ca. 100°C–300°C) schmelzenden Masse verschlossen. Nach dem Aktivieren der Druckgas erzeugenden Einheit5 befindet sich das entstandene Gas in der Kammmer15 . Bei der Druckgas erzeugenden Einheit5 handelt es sich um ein pyrotechnische Einheit; bei der Aktivierung entstehen in der Kammer15 neben dem hohen Druck auch ein hohe Temperatur. Die hohe Temperatur liegt unter anderem an der Oberfläche der der Kammer15 zugewandten Seite der Kolbengruppe11 an. Durch Wärmeübergang und Wärmeleitung erwärmt sich die Kolbengruppe10 . - Erreicht die Kolbengruppe
10 im Gereicht des Kanals18b die Temperatur des Schmelpunktes der in den Kanal18b eingebrachten Masse, wird die Masse verflüssigt und der Kanal18 wird geöffnet. Das unter höherem Druck stehende Gas in der Kammer15 strömt über den Kanal18b in die Kammer16 . Über den vorhandenen Ringspalt zwischen dem Aussendurchmesser der Kolbenstange8 , bzw. über die Ausnehmung21 in der Kolbenstange8 und dem Innenendurchmesser der Bohrung im Führungselement7 kann das Gas aus der Kammer16 ausströmen. In Abhängigkeit von der Form und Materialwahl der Kolbengruppe10 und des Schmelzpunktes der Masse im Kanal18b kann die Zeit abgestimmt werden, nach der das Druckgas ausströmen kann, bzw. wie lange die Motorhaube19 in der aktivierten Stellung nach7 gehalten wird. - Allen Ausführungen ist gemeinsam, dass die Motorhaube
19 nach einer definierten Zeit (wenn Druckgas aus dem Aktuator entwichen ist) in die Ausgangsposition zurück bewegt werden kann. Durch den zeitgesteuerten Druck kann auch erreicht werden, dass die Motorhaube gegen eine Federkraft – wie z. B. die üblicherweise zum normalen Öffnen der Motorhaube verwendeten Gasfedern – in der für den Fussgängerschutz gewünschten Position gehalten werden. Durch eine derartige Gegenkraft kann die Motorhaube nach einer ungewünschten Auslösung des Fussgängerschutzes selbstätig in die nicht aktivierte Postion, wie in6 dargestellt, zurück gebracht werden. - Bezugszeichenliste
-
- 1
- Aktuator
- 2
- Gehäuse
- 3
- Verschlußteil
- 4
- Befestigungsteil 4
- 5
- Druckgas erzeugende Einheit
- 6
- Litzen
- 7
- Führungselement
- 8
- Kolbenstange
- 9
- Befestigungselement
- 10
- Kolbengruppe
- 11
- Kolben
- 12
- Dichtung
- 13
- Verriegelungsring
- 14
- Mittelachse Aktuator 1
- 15
- Kammer
- 16
- Kammer
- 17
- Kinematik
- 18, 18a, 18b
- Kanal
- 19
- Motorhaube
- 20
- Sicke(n)
- 21
- Ausnehmung
- 22a, 22b
- Dichtung Verschlußteil
- 23
- Verriegelungsring
- 24
- Stabförmiges Element
- 25
- Nut
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102005034558 A1 [0002]
- - DE 102005034557 [0004]
- - DE 102005034558 [0004]
Claims (5)
- Aktuator (
1 ) mit einem rohrförmigen Gehäuse (2 ), mit einem Verschlußteil (3 ) mit einem Befestigungsteil (4 ), einer aus dem verschlossenen Ende des Gehäuses (2 ) gegenüberliegenden Ende des Gehäuses (2 ) herausgeführten Kolbenstange (8 ) mit einem daran befindlichen Befestigungselement (9 ), einer konzentrisch im Gehäuse (2 ) angeordneten und längs der Mittelachse (14 ) verschiebbaren Kolbengruppe (10 ), mit einem auf die Kolbengruppe (10 ) in Ausschubrichtung wirkenden Kraftmittel, dadurch gekennzeichnet, das nach dem Aktivieren der Druckgas erzeugenden Einheit (5 ) das erzeute Druckgas über die Kanäle (18 ,18a und18b ) zeitversetzt aus der Kammer (15 ) auströmt. - Aktuator nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Ausschieben der Kolbengruppe (
10 ) mittels einer druckgasbetriebenen Einheit (5 ), das Verschlußteil (3 ) längs der Mittelachse (14 ) mindest so weit aus dem Gehäuse herausgezogen werden kann, dass ein Kanal (18 ) zwischen der Kammer (15 ) und der Umgebung freigegeben wird. - Aktuator nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Ausschieben der Kolbengruppe (
10 ) mittels einer druckgasbetriebenen Einheit (5 ) und dem Auftreffen der Kolbengruppe (10 ) auf das Führungselement (7 ) ein stabförmiges Element (24 ) in der Kolbengruppe (10 ) betätigt wird und einen Kanal (18a ) zwischen der Kammer (15 ) und der Kammer (16 ) freigibt. - Aktuator nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Aktivieren der Druckgas erzeugenden Einheit (
5 ) eine hohe Temperatur in der Kammer (15 ) entsteht und die Temperatur durch Wärmeleitung über die Kolbengruppe (11 ) zu dem den Kanal (18b ) verschließenden Material transprotiert wird und zum Schmelzen des im Kanal (18b ) befindlichen Material führt. - Verwendung eines Aktuators (
1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Aktuator (1 ) die Motorhaube (19 ) mittels einer Kinematik (17 ) von einer geschlossenen Position in eine für den Fussgängerschutz gewünschte Position gebracht wird.
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