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Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung zum Anheben einer für Fußgängerschutz ausgebildeten Motorhaube eines Fahrzeugs, insbesondere Kraftfahrzeugs.
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Es ist bekannt, zum Fußgängerschutz die Motorhaube eines Kraftfahrzeugs mit Hilfe einer Antriebseinrichtung gegebenenfalls über ein Hubgetriebe zu einem Keil anzuheben. Hierbei ist es erforderlich die von der Antriebseinrichtung vermittelte Kraft wirkungsvoll zum raschen Aufrichten der Motorhaube zur Verfügung zu stellen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Antriebsvorrichtung zum Anheben einer für Fußgängerschutz ausgebildeten Motorhaube eines Fahrzeugs, insbesondere Kraftfahrzeugs zu schaffen, welche die für die Antriebsbewegung erforderliche Kraft zumindest am Anfang der Antriebsbewegung momentenfrei in die Lagerstellen der Antriebsvorrichtung abgibt.
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Diese Aufgabe wird durch die im Schutzanspruch 1 angegebene Antriebsvorrichtung gelöst.
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Diese Antriebsvorrichtung beinhaltet ein Druckrohr, in welchem ein von einem Antriebsgas antreibbarer Kolben entlang einer linearen Führungsbahn bewegt werden kann. Mit dem Kolben ist eine Kolbenstange verbunden, welche ein über ein erstes Führungsbahnende des Druckrohres überstehendes Stangenteil aufweist. An diesem überstehenden Stangenteil ist eine mit einem Hubgetriebe für die Motorhaube kraftschlüssig zu verbindende Verbindungsstelle vorgesehen. Diese Verbindungsstelle ist vorzugsweise als Aufnahmeeinrichtung für ein Getriebeteil des Hubgetriebes ausgebildet. Am zum ersten Führungsbahnende des Druckrohres entgegengesetzt liegenden zweiten Führungsbahnende ist eine weitere Verbindungsstelle vorgesehen, welche zur kraftschlüssigen Abstützung des Druckrohres am Fahrzeugaufbau ausgebildet ist. Diese Abstützung erfolgt vorzugsweise an einem unter der Motorhaube befindlichen Kraftfahrzeugteil.
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Die beiden Verbindungsstellen sind mit der linearen Führungsbahn des Kolbens fluchtend am Druckrohr angeordnet. Durch diese mit der Führungsbahn des Kolbens linear ausgerichtete Anordnung der beiden Verbindungsstellen wird beim Antrieb des Kolbens zumindest am Anfang der Antriebsbewegung eine momentenfreie Abgabe der von der Antriebsvorrichtung vermittelten Kräfte auf das Hubgetriebe der Motorhaube erreicht. Das Antriebsgas für den Kolben wird von einer Gasquelle geliefert, welche in einem von der linearen Führungsbahn abgewinkelten Druckrohrteil angeordnet ist. Durch das von der Gasquelle abgegebene Antriebsgas wird der Kolben entlang der linearen Führungsbahn im Druckrohr angetrieben und die Antriebskraft wird über die Kolbenstange und die Verbindungstelle an der Kolbenstange zum Anheben der Motorhaube über das angebundene Hubgetriebe übertragen. Wie schon erläutert erfolgt die Kraftübertragung auf das Hubgetriebe aufgrund der mit der linearen Führungsbahn ausgerichteten Anordnung der Verbindungsstellen zumindest am Anfang der Antriebsbewegung momentenfrei. Die lineare Antriebsbewegung wird durch das Hubgetriebe in die Hubbewegung der Motorhaube umgesetzt.
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In bevorzugter Weise kann am in Antriebsrichtung vorderen Ende des Kolbens ein um die Kolbenstange angeordneter Anschlagring vorgesehen sein. In bevorzugter Weise kann dieser Anschlagring aus einem bewegungsdämpfenden Material gebildet sein. In der vorderen Endstellung des angetriebenen Kolbens wirkt der Anschlagring zumindest bewegungsdämpfend. Hierzu kann er beispielsweise aus einem verformbaren, insbesondere elastischen Werkstoff beispielsweise Gummi oder Kunststoff bestehen. Der Anschlagring kann als O-Ring ausgebildet sein.
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In bevorzugter Weise kann das Druckrohr am ersten Führungsbahnende abgerundet sein. Die Abrundung befindet sich in dem Bereich, in welchem das Druckrohrende mit der Kolbenstange in Berührung steht. Durch diese Abrundung können der Kolben und die Kolbenstange, welche bevorzugt aus einem Stück hergestellt sein können, am Ende der Antriebsbewegung eine leichte Verkippungsstellung gegenüber der linearen Führungsbahn des Kolbens im Druckrohr einnehmen. Durch die Abrundung des Druckrohrendes wird ein Einschneiden des Druckrohrendes in die gekippte Kolbenstange vermieden. Hierdurch wird gewährleistet, dass der Kolben und die Kolbenstange nach dem Druckabbau im Arbeitsraum wieder in die Ausgangslage zurückgedrückt werden können.
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Die Gasquelle ist vorzugsweise als elektrisch zündbarer Gasgenerator ausgebildet. Aufgrund der gegenüber der linearen Führungsbahn des Druckrohres abgewinkelten Anordnung des Druckrohrteils kann die elektrische Kontaktierung des elektrisch zündbaren Gasgenerators in einfacher Weise vorzugsweise am Ende des abgewickelten Druckrohrteils durchgeführt werden. Hierzu kann eine genormte elektrische Steckerverbindung zum Einsatz kommen. Der Gasgenerator kann vorzugsweise als pyrotechnischer Gasgenerator ausgebildet sein.
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Anstelle einer Steckerverbindung kann die elektrische Kontaktierung des Gasgenerators mittels Leadwire-Anschluss erfolgen. Hierbei wird das elektrische Kabel durch eine zumindest flüssigkeitsdichte Durchführung zur Zündeinrichtung des Gasgenerators geführt. Die flüssigkeitsdichte Durchführung ist dicht in das Ende des abgewinkelten Druckrohrteils eingesetzt. Das andere Ende des stromführenden Kabels kann an geeigneter Stelle im Kraftfahrzeug mittels Steckerverbindung mit der Stromquelle verbunden werden.
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In bevorzugter Weise kann die elektrische Kontaktierungsstelle am Ende des abgewinkelten Druckrohrteils mittels einer Umhüllung flüssigkeitsdicht umgeben sein, so dass bei einer Motorwäsche Spritzwasser nicht an die elektrische Kontaktierungsstelle gelangen kann.
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An dem Ende des Druckrohres, an welchem die Antriebskraft auf das Hubgetriebe übertragen wird, kann eine Dichtungskappe vorgesehen sein. Diese Dichtungskappe ist vorzugsweise formschlüssig fest mit dem überstehenden Stangenteil der Kolbenstange verbunden und kann mit Presssitz, der beim Kolbenantrieb lösbar ist, auf dem Druckrohrende angeordnet sein. Auf diese Weise wird das Kolbeninnere gegen Flüssigkeitseintritt, insbesondere gegen Wasser, bei einer Motorhochdruckreinigung geschützt, da keine Flüssigkeit durch den Spalt zwischen Kolbenstange und Druckrohr eindringen kann. Beim Antrieb des Kolbens wird das in Antriebsrichtung vor dem Kolben befindliche Gas, insbesondere Luft, durch den Spalt zwischen Kolbenstange und Druckrohr ausgetrieben, da der Presssitz zwischen der Dichtungskappe und dem Druckrohrende gelöst wird.
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In bevorzugter Weise kann in Antriebsrichtung des Kolbens vor dem ersten Führungsbahnende eine durch Querschnittsverengung, insbesondere durch konische Verdrückung der Rohrwandung gebildete Bremsstrecke für den angetriebenen Kolben vorgesehen sein. Auf diese Weise wird bei einer unkontrollierten Aktivierung der Gasquelle im nicht eingebauten Zustand, insbesondere Zündung des Gasgenerators eine Trennung der Einzelteile, welche die Antriebseinrichtung bilden, verhindert. Durch die Querschnittsverengung des Druckrohrinnenraums wird der Kolben über eine bestimmte Wegstrecke so abgebremst, dass er aus dem Druckrohr nicht austreten kann. Die Querschnittsverengung kann kontinuierlich in die am Rohrende vorgesehene Abrundung übergehen.
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Beim Zusammenbau der Antriebsvorrichtung wird der Kolben mit der vormontierten Kolbenstange durch das eine offene Rohrende, welches das erste Führungsbahnende bildet, im Rohrinnern angeordnet. Durch das Ende des abgewinkelten Druckrohrteils wird die Gasquelle, insbesondere der Gasgenerator, im Rohrinnern montiert und bei Verwendung eines elektrisch zündbaren Gasgenerators kann in einfacher Weise mittels Steckerverbindung am Ende des abgewinkelten Druckrohrteils oder bei Leadwire-Anschluss an geeigneter Stelle am Fahrzeug die elektrische Kontaktierung erfolgen. Die Rohrenden werden anschließend rolliert oder gekrümmt.
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Anhand der Figuren wird die Erfindung noch näher erläutert. Es zeigt:
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1 eine Draufsicht auf eines ersten Ausführungsbeispiels der Antriebsvorrichtung;
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2 eine schnittbildliche Darstellung entlang einer Schnittlinie A-A in 1;
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3 in schnittbildlicher Darstellung eine Teilansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels der Antriebsvorrichtung;
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4 eine schnittbildliche Darstellung einer Teilansicht eines dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung;
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5 eine Ausgestaltung eines Rohrendes, welches bei den Ausführungsbeispielen zur Anwendung kommen kann; und
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6 ein weiteres Ausführungsbeispiel.
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Die in den Figuren dargestellten Antriebsvorrichtungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung. Sie dienen zum Anheben einer Motorhaube eines Kraftfahrzeugs insbesondere in Keilform zur Erzielung eines Fußgängerschutzes. Die dargestellten Antriebsvorrichtungen weisen ein Druckrohr 1 mit einer Rohrachse 22 auf, in welchem ein von einem Antriebsgas antreibbarer Kolben 2 entlang einer linearen Führungsbahn 3 bewegt werden kann. Mit dem Kolben 2 ist eine Kolbenstange 4 fest verbunden, die sich entlang der linearen Führungsbahn 3 im Innern des Druckrohres 1 erstreckt. Der Kolben 2 und die Kolbenstange 4 können aus zwei Teilen bestehen (1 bis 3) oder aus einem Stück (4, 5) gebildet sein. An einem ersten Druckrohrende, insbesondere ersten Führungsbahnende 11 steht die Kolbenstange 4 mit einem Stangenteil 5 über. An diesem Stangenteil 5 ist eine Verbindungsstelle 6 vorgesehen, an welcher die Verbindung der Kolbenstange mit einem nicht näher dargestellten Hubgetriebe verbunden werden kann. Die Verbindungsstelle 6 kann wie in den Figuren dargestellt ist, als Aufnahmeöse für ein Getriebeteil des Hubgetriebes ausgebildet sein. An der Verbindungsstelle 6 erfolgt die kraftschlüssige Verbindung des Kolbens 2 und der Kolbentange 4 mit dem Hubgetriebe, welches die Kolbenbewegung in die erforderliche Hubbewegung der Motorhaube umsetzt. Die Verbindungsstelle 6 kann einstückig an das Kolbenstangenende angeformt sein.
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Am entgegengesetzt zum ersten Führungsbahnende 11 liegenden zweiten Führungsbahnende 12 ist eine zweite Verbindungsstelle 7 am Druckrohr 1 vorgesehen. Diese zweite Verbindungsstelle 7 ist zur kraftschlüssigen Abstützung des Druckrohres 1 am Fahrzeugaufbau, insbesondere an einem unterhalb der Motorhaube liegenden Fahrzeugteil ausgebildet. Die zweite Verbindungsstelle 7 kann ebenfalls, wie in den Figuren dargestellt ist, als Aufnahmeöse ausgebildet sein, die ein Abstützelement am Fahrzeugaufbau kraftschlüssig aufnehmen kann.
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Die zweite Verbindungsstelle 7 kann über ein Beschlagteil 13 fest mit dem Druckrohr 1 verbunden sein. Die Anordnung der Verbindungsstellen 6 und 7 ist derart, dass Sie mit der linearen Ausdehnung der Führungsbahn 3 des Druckrohres 1 ausgerichtet sind. Ihre Anordnung fluchtet mit der linearen Ausdehnung der Führungsbahn 3 des Druckrohres 1.
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Die zweite Verbindungsstelle kann jedoch auch unmittelbar im Bereich des abgewinkelten Druckrohrteils 9 befestig sein, wie es in 3 dargestellt ist. Die Befestigung erfolgt vorzugsweise durch Schweißen, insbesondere Stumpfscheißen an einer Schweißstelle 23 im Bereich des abgewinkelten Druckrohrteils, wie es in 3 dargestellt ist. Vorzugsweise kann auch CD(Capacitor Discharge)-Schweißtechnik zum Einsatz kommen. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Fluchtung des Mittelpunktes der Verbindungsstelle 7 mit der linearen Ausdehnung der Führungsbahn 3 des Druckrohres 1 bzw. der Rohrachse 22 gewährleistet. In bevorzugter Weise kann die Verbindungsstelle 7 als Stanzteil in Ösenform ausgebildet sein.
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Für den Antrieb des Kolbens 2 entlang der linearen Führungsbahn 3 wird von einer Gasquelle 8 ein Antriebsgas geliefert. Der Kolben 2 liegt an der Innenfläche des Druckrohres 1 mittels eines Dichtringes 17, beispielsweise eines O-Ringes druckdicht an. Die Gasquelle 8 befindet sich in einem von der linearen Führungsbahn 3 des Druckrohres 1 abgewinkelten Druckrohrteil 9. Das innere des abgewinkelten Druckrohrteils 9 geht in das Rohrinnere der linearen Führungsbahn 3 über. Das von der Gasquelle 8 erzeugte Antriebsgas wirkt an der Rückseite des Kolbens 2 und bewegt diesen entlang der Führungsbahn 3 im Druckrohr 1.
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Der Kolben 2 und die Kolbenstange 4 können aus einem Faser-Kunststoff-Verbund, insbesondere Glasfaser-Kunststoff-Verbund gebildet sein. Dieses Material kommt insbesondere dann zum Einsatz, wenn die Kolbenstange 4 und der Kolben 2 und die Verbindungsstelle 6 aus einem Stück gebildet sind. Der Kolben 2 und/oder die Kolbenstange 4 können jedoch auch aus einem anderen elektrisch nicht leitenden Material, beispielsweise Kunststoff bestehen. Auf diese Weise kann eine wirkungsvolle elektrische Isolierung zwischen der elektrischen Kontaktierungsstelle für die Gasquelle 8 und der Verbindungsstelle 6 mit dem Hubgetriebe geschaffen werden. Das Druckrohr 1 besteht in bevorzugter Weise aus Edelstahl.
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Die Gasquelle 2 ist bevorzugt als elektrisch zündbarer Gasgenerator, insbesondere pyrotechnischer Gasgenerator ausgebildet. Der Gasgenerator ist dicht in das Ende des abgewinkelten Druckrohrteils 9 eingesetzt. An seinem freiliegenden Ende befindet sich ein elektrisches Steckerverbindungsteil 14. Mit diesem kann ein an einem elektrischen Kabel 18 angeschlossenes korrespondierendes Steckerverbindungsteil 19 zur elektrischen Kontaktierung verbunden werden. (2 und 4).
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Bei dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel erfolgt die unmittelbare, elektrische Kontaktierung der Gasquelle 8 durch einen Leadwire-Anschluss. Dieser Anschluss besteht aus einer flüssigkeitsdichten Durchführung 21, durch welche die stromführenden Drähte des elektrischen Kabels 18 flüssigkeitsdicht hindurchgeführt sind, und mit der elektrischen Zündeinrichtung der Gasquelle 8 elektrisch kontaktiert sind. Durch Verkrimmpen oder Rollieren des Endes des abgewinkelten Druckrohrteils 9 ist die flüssigkeitsdichte Durchführung, welche vorzugsweise aus einem geeigneten Kunststoff besteht, fest in das Rohrende eingesetzt. Das andere Ende des elektrischen Kabels 18, ist mit einer Steckerverbindung, bestehend aus den Steckerverbindungsteilen 14 und 19, an geeigneter Stelle mit der nicht näher dargestellten Stromquelle am Fahrzeug verbunden.
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Wie aus 4 zu ersehen ist, kann die elektrische Kontaktierungsstelle an der Gasquelle 8 gegenüber der Umgebung flüssigkeitsdicht abgedichtet werden. Hierzu dient eine flüssigkeitsdichte Umhüllung 20, welche die beiden Steckerverbindungsteile 14 und 19 der Kontaktierungsstelle flüssigkeitsdicht umgibt. Auch die Anschlussstelle des elektrischen Kabels 18 am Steckerverbindungsteil 19 kann von der Umhüllung 10 umgeben sein. Eine derartige flüssigkeitsdichte Umhüllung kann auch für den Leadwire-Anschluss des Ausführungsbeispiels der 3 vorgesehen sein. Hierdurch wird das Eindringen von Spritzwasser bei der Motorreinigung verhindert.
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Am entgegengesetzten Ende des Druckrohes 1 befindet sich eine Dichtungskappe 10. Diese Dichtungskappe 10 ist beispielsweise mit Formschluss 15 fest mit dem überstehenden Stangenteil 5 verbunden. Die Dichtungskappe 10 kann bevorzugt aus einem elastischen Material bestehen und mit Presssitz am Endstück des Druckrohres 1 anliegen. Der Presssitz hat gegenüber dem Druckrohr 1 eine geringere Verbindungskraft als die Verbindungskraft zwischen dem Stangenteil 5 und der Dichtungskappe 10 am Beispielsweise Formschluss 15. Beim Antrieb des Kolbens 2 wird daher die Verschlusskappe 10 vom Druckrohr 1 gelöst und bewegt sich mit der Kolbenstange 4. Dabei wird eine Antriebskraft F momentenfrei auf das nicht näher dargestellte Hubgetriebe für die anzuhebende Motorhaube übertragen. Die Richtung des Kraftvektors entspricht der linearen Ausdehnung der Führungsbahn 3, mit welcher die beiden Verbindungsstellen 6 und 7 fluchtend angeordnet sind.
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Vor dem Führungsbahnende 11 der linearen Führungsbahn 3 kann durch Querschnittverengung des Rohrinneren des Druckrohres 1 eine Bremsstrecke für den angetriebenen Kolben 2 gebildet werden. Die Querschnittsverengung kann durch konische Verdrückung des Druckrohres am gesamten Rohrumfang oder an bestimmten Stellen um die Rohrachse beispielsweise erreicht werden. Auf diese Weise wird bei einer unkontrollierten Aktivierung der Gasquelle 8 ein Separieren der Einzelteile, insbesondere ein Austreten des Kolbens aus dem Druckrohr verhindert.
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Wie bei den Ausführungsbeispielen der 3 bis 5 gezeigt ist, kann in Antriebsrichtung am vorderen Ende des Kolbens 2 ein Anschlagring 16, welcher beim Anschlag in der vorderen Endstellung des angetriebenen Kolbens 2 (5) eine bewegungsdämpfende Funktion ausübt, angeordnet sein. Der Anschlagring 16 kann aus einem nachgiebigen Material, beispielsweise Gummi oder Kunststoff bestehen und als O-Ring ausgebildet sein. Beim bewegungsdämpfenden Anschlag am Rohrende liegt der Anschlagring 16 an einer Rohrverengung am Führungsbahnende 11 des Druckrohres an. Diese Verengung kann, wie aus der 5 zu ersehen ist, kontinuierlich in eine Abrundung 24 des Rohrendes des Druckrohres 1 übergehen. Die Abrundung 24 des Rohrendes liegt an der Kolbenstange 4 an. Durch diese Abrundung 24 des Rohrendes wird vermieden, dass bei einem Verkippen der Kolbenstange 4 gegenüber der linearen Führungsbahn 3 bzw. gegenüber der Rohrachse 22 ein Einschneiden des Rohrendes in das Material der Kolbenstange 4 vermieden wird. Eine mögliche Verkippung der Kolbenstange 4 gegenüber der Rohrachse 22 ist durch eine strichlierte Linie 25 in 5 angedeutet. In dieser vorderen Endstellung des angetriebenen Kolbens 2 wird der Anschlagring 16 in die Schräge der Rohrverengung, welche in die Abrundung 24 kontinuierlich übergeht, mit dämpfender Abbremsung der Antriebsbewegung des Kolbens 2 eingedrückt. In der Endstellung verbleibt eine Abstützlänge x, mit welcher der Kolben 2 und die Kolbenstange 4 am Druckrohr 1, abgestützt bleiben. Durch die Abrundung 4 ist nach Belüftung ein Zurückschieben des Kolbens 2 in Richtung zur Ausgangsposition hin, ermöglicht.
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Im Ausführungsbeispiel der 6 ist im Kolben 2 ein Überdruckventil für eine Entlüftung des Arbeitsraumes 25 zwischen der Gasquelle 8 und dem Kolben 2 bei einem sogenannten Bonfire-Test vorgesehen. Im Kolben 2 ist hierzu ein Gasdurchlass 26 vorgesehen, welcher vom Arbeitsraum 25 bis in das Innere des Druckrohres 1 am vorderen Ende des Kolbens 2 sich erstreckt. Der Gasdurchlass 26 ist im Normalfall durch einen Verschlussstopfen 27 gesperrt. Dieser Verschlussstopfen 27 besteht aus einem Material, welches einen Schmelzpunkt zwischen 130°C und 150°C aufweist. In bevorzugter Weise wird ein Hochtemperaturwachs als Material für den Verschlussstopfen 27 verwendet. Ein geeignetes Wachs ist mit der Bezeichnung Baerolub® auf dem Markt und besitzt einen Schmelzpunkt bei 142°C bis 145°C. Der Gasdurchlass 26 besteht im Wesentlichen aus einer axial sich erstreckenden Bohrung im Kolben 2 und einer sich quer dazu erstreckenden Bohrung an dem Kolben benachbarten Ende der Kolbenstange 4.
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Wenn die Antriebsvorrichtung dem Brandtest unterzogen wird heizt sich das Druckrohr 1 und der Kolben 2 entsprechend der Flammposition auf und der Verschlussstopfen 27 schmilzt und tritt aus dem Gasdurchlass 26 aus. Wenn sich dann die Gasquelle 8 bei etwa 170°C selbst entzündet, ist der Gasdurchlass 26 offen und bildet eine Entlüftungsbohrung, welche vom Arbeitsraum 25 bis in das Innere des Druckrohres 1 vor dem Kolben 2 offen ist. Damit wird der Energieinhalt, der den Kolben antreibt, erheblich reduziert.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Druckrohr
- 2
- Kolben
- 3
- Führungsbahn
- 4
- Kolbenstange
- 5
- Stangenteil
- 6, 7
- Verbindungsstellen
- 8
- Gasquelle (Gasgenerator)
- 9
- abgewinkeltes Druckrohrteil
- 10
- Dichtungskappe
- 11
- Führungsbahnende
- 12
- Führungsbahnende
- 13
- Beschlagteil
- 14
- Steckerverbindungsteil
- 15
- Formschluss
- 16
- Anschlagring
- 17
- Dichtungsring
- 18
- elektrisches Kabel
- 19
- Steckerverbindungsteil
- 20
- flüssigkeitsdichte Umhüllung
- 21
- flüssigkeitsdichte Durchführung
- 22
- Rohrachse
- 23
- Schweißstelle
- 24
- Abrundung
- 25
- Arbeitsraum
- 26
- Gasdurchlass
- 27
- Verschlussstopfen
