EP1771664A2 - Pyrotechnischer aktor - Google Patents

Pyrotechnischer aktor

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Publication number
EP1771664A2
EP1771664A2 EP05768223A EP05768223A EP1771664A2 EP 1771664 A2 EP1771664 A2 EP 1771664A2 EP 05768223 A EP05768223 A EP 05768223A EP 05768223 A EP05768223 A EP 05768223A EP 1771664 A2 EP1771664 A2 EP 1771664A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
actuator
housing
pressure
piston
actuator according
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP05768223A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Anton Bretfeld
Uwe Albrecht
Bernhard Lang
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Delphi Technologies Inc
Original Assignee
Delphi Technologies Inc
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Filing date
Publication date
Application filed by Delphi Technologies Inc filed Critical Delphi Technologies Inc
Publication of EP1771664A2 publication Critical patent/EP1771664A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
    • F15B15/19—Pyrotechnical actuators

Definitions

  • the invention relates to an actuator with a movably mounted on an actuator housing actuator element and a pyrotechnic Druckele ⁇ element for moving the actuator element.
  • Such an actuator is basically known and is used, for example, for interrupting electrical connections or for initiating or triggering fast switching operations, e.g. in the motor vehicle security area.
  • the pyrotechnic pressure element which is also called a pyroelectric igniter in the case of electrical activation, has the advantage, in addition to a particularly rapid power development, that the energy required for moving the actuator element is stored without pressure over a long period of time by means of suitable chemical substances and if required by means of a comparatively low electrical or mechanical energy can be released.
  • Activation of the pressure element triggers an implementation of the chemical substances and leads to the generation of a pressure pulse, by which the actuator element is moved relative to the actuator housing, for example, is pushed out of this. Since the actuation of the actuator element is very sudden, the actuator element is moved in a short time and uncontrolled from a starting position to an end position. This rapid and uncontrolled movement of the actuator element proves to be disadvantageous in those applications in which the movement process of the actuator element is to last for a certain time and / or bouncing of the actuator element has to be avoided, eg during locking or unlocking operations.
  • the actuator according to the invention comprises an actuator element movably mounted on an actuator housing, a pyrotechnic pressure element for moving the actuator element, and a control means for controlling a force exerted on the actuator element by the pressure element for moving the actuator element.
  • control means By means of the control means, the force exerted on the actuator element when the pressure element is triggered can be adjusted such that the movement of the actuator element takes place at a desired speed.
  • control means is adjustable so that the movement of the actuator element takes place over a desired period of time and / or bouncing of the actuator element is avoided.
  • control means is arranged between the pressure element and the actuator element. It is thereby achieved that the gas pressure generated by the pyrotechnic pressure element does not build up abruptly, but rising in front of a surface of the actuator element to be acted upon. This contributes to an even more controlled movement of the actuator element.
  • control means comprises a shutter.
  • the pressure element arises in front of the diaphragm, i. on the Druckelementsei ⁇ te the aperture, a high-pressure system and behind the aperture, i. on the Aktorelementseite the aperture, a low pressure system.
  • the aperture cross section forms in other words a control parameter of the control means.
  • the diaphragm is integrated in a spacer for the pressure element.
  • the spacer serves for the correct positioning of the pressure element in the actuator housing. Due to the simultaneous integration of the Blen ⁇ de the spacer means fulfills a dual function, whereby the number of components is reduced and the structure of the actuator is simplified.
  • Pressure element provided.
  • the dam causes a more uniform conversion of the chemical substances contained in the pressure element and thus leads to a more even gas pressure. Ultimately, this will result in a more even the actuator element and thus an even more controlled movement of the actuator element achieved.
  • the actuator element is fixed by a damming element in a starting position.
  • the damming element fulfills a double function in that on the one hand it forms a dam for the pressure element and on the other hand it ensures a fixation of the actuator element.
  • the structure of the actuator is further simplified.
  • the damming element preferably has a shearing section which interacts with the actuator housing in such a way that a substantial movement of the actuator element relative to the actuator housing is possible only after shearing of the shearing section by the damming element.
  • the shearing section can be supported in a starting position of the actuator element on a shoulder of the actuator housing.
  • the actuator element Due to the shearing section, the actuator element is not set in motion immediately upon activation of the pressure element, but pressure must initially build up on the side of the actuator element to be acted upon which is sufficient to shear off the shearing section of the dam element. In this way, a force threshold is created, below which no movement of the actuator element takes place. This ensures that the force with which the actuator element is acted upon and which in turn can apply the actuator element, does not fall below a minimum force.
  • a Garein ⁇ direction is provided to hold the actuator element after movement through the pressure element in an end position.
  • the holding device has the effect that the actuator element does not act after a triggering of the actuator can be easily returned from its final position back to its original position.
  • the movement of the actuator element is in other words irreversible.
  • the holding device may comprise a knurling of the actuator element, which is pressed into a bore of the actuator housing during a movement of the actuator element.
  • the Halteeinrich ⁇ tion include a self-locking slope of the actuator housing, in which the actuator element jammed in its movement. Both variants represent a particularly simple form of a holding device for the
  • Actuator element and thus contribute to a simple construction of the actuator.
  • the actuator element is formed by a piston displaceably mounted in the actuator housing.
  • the Aktorele ⁇ ment could be lever-shaped and pivots ver in the event of triggering the Druck ⁇ .
  • FIG. 1 shows a cross-sectional view of a first embodiment of the actuator according to the invention in an initial state.
  • FIG. 2 shows a cross-sectional view of the actuator of FIG. 1 in a released state
  • FIG. 3 shows a cross-sectional view of a second embodiment of the actuator according to the invention in an initial state
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the actuator of FIG. 3 in a tripped condition
  • FIG. 5 shows a cross-sectional view of a third embodiment of the actuator according to the invention in an initial state
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of the actuator of FIG. 5 in a tripped condition
  • FIG. 7 shows a cross-sectional view of a fourth embodiment of the actuator according to the invention in an initial state
  • Fig. 8 is a cross-sectional view of the actuator of Fig. 7 in a tripped condition.
  • a first embodiment of the pyrotechnic actuator according to the invention is shown.
  • the actuator has an actuator housing 10, in which a pyrotechnic pressure element 12 is arranged.
  • the pressure element 12 is held by a pressure element carrier 14 in a rear, in the figure lower, portion of the actuator housing 10.
  • a cup-shaped distance cup 16 is provided, the open side of which faces the printing element carrier 14 and the printing element 12 at least partially surrounds.
  • the printing element carrier 14 is fixed to the actuator housing 10.
  • Rapid reaction of the chemical substances produces a gas pressure pulse in the pressure element 12, which opens a cylindrical sleeve 20 of the pressure element 12 projecting into the distance cup 16.
  • predetermined breaking points are provided, e.g. in the form of embossments to ensure a frontal opening of the sleeve 20.
  • the pressure element 12 serves to actuate an actuator element 24, which is arranged in a front region of the actuator housing 10 that is upper in the FIGURE.
  • the actuator element 24 has the shape of a piston, which is mounted displaceably in the axial direction in the actuator housing 10.
  • the piston 24 comprises a cylindrical main section 26, which is guided in a bore 30 provided on a front end face 28 of the actuator housing 10. As shown in FIG. 1, a front end face 32 of the piston 24 in the initial state of the actuator is flush with the front end face 28 of the actuator housing 10.
  • the piston 24 In the region of the rear end of the main section 26, the piston 24 has a disc-shaped head section 34, which is located in a starting position. ge of the piston 24 is guided through a wall portion 36 of the actuator housing 10 and with this substantially gas-tight manner (Fig. 1).
  • a gas pressure is built up in the pressure element 12 by the reaction of the chemical substances present in the pressure element 12, which leads to an opening of the sleeve 20 of the pressure element 12.
  • the emerging gas can flow out of the pressure element 12 and build up a gas pressure in a space 38 delimited by the distance cup 16 and the pressure element 12 or the pressure element carrier 14.
  • the piston head portion 34 is in the initial position of the piston 24 at a bottom 40 of the Distanznapf 16 at.
  • an opening 42 is provided, through which the generated gas can flow through and act on the head portion 34 of the piston 24.
  • the piston 24 is moved away from the distance cup 16 and pushed forward out of the actuator housing 12.
  • the bottom 40 and the opening 42 of the Distanznapfs 16 form a diaphragm, on whose side facing the pressure element 12 side, a high-pressure system and on the side facing the piston 24, a low-pressure system is formed.
  • the pressure build-up in the low-pressure system in dependence on the aperture cross-section, i. the diameter of the opening 42.
  • the diaphragm cross-section thus represents a control parameter via which the pressure rise gradient in the low pressure system and thus ultimately the force acting on the piston 24 can be adjusted.
  • FIG. 2 shows the piston 24 in an end position in which the piston 24 is maximally pushed out of the actuator housing 10 and the head section 34 abuts against the shoulder 46 of the actuator housing 10.
  • FIGS. 3 and 4 show a second embodiment of the actuator according to the invention, which differs from the first embodiment only in that a dam is provided for equalizing the conversion of the chemical substances of the pressure element 12 and the resulting gas pressure.
  • the dam is achieved by a damming element 48, which surrounds the main portion 26 of the piston 24 like a sleeve. In the region of its front end pointing away from the head section 34, the damming element 48 has an outwardly angled section 50. As shown in FIG. 3, the damper element 48 is dimensioned such that the angled section 50 cooperates in the initial position of the piston 24 with the shoulder 46 of the actuator housing 10 and is supported in particular on this. The damming element 48 is therefore arranged between the head section 34 and the shoulder 46 in the axial direction. As a result, the piston 24 is fixed in its initial position on the actuator housing 10 and prevented from shifting relative to the actuator housing 10.
  • the angled portion 50 of the Verdämmelements 48 forms a shear portion which must be sheared to allow a displacement of the piston 24 from the actuator housing 10 addition.
  • the force required to shear the shear section 50 can be adjusted by selecting a suitable material and / or a corresponding geometry of the shear section 50, eg, the thickness of the shear section 50 and / or the arrangement of predetermined breaking notches. On In this way an optimal Verdämmkraft and a particularly gleich ⁇ moderate implementation of the chemical substances can be achieved. This allows the setting of a defined gas pressure and thus ultimately a defined ejection force of the piston 24.
  • Fig. 4 shows the actuator in the tripped state with the piston 24 in its end position, i. maximum is pushed out of the actuator housing 10 her ⁇ .
  • the head section 34 of the piston 24 in this case does not abut directly against the shoulder 46 of the actuator housing 10, but only indirectly via the shearing section 50 between them.
  • a third embodiment of the actuator according to the invention is shown, which differs from the second embodiment only in that the main portion 26 of the piston 24 is provided with a knurling 54.
  • the knurling 54 is in a middle viewed in the axial direction
  • Region of the main portion 26 is positioned so that it is pressed when ejecting the piston 24 in the bore 30 of the front end face 28 of the Aktorge ⁇ housing 10. Furthermore, the knurling 54 is designed in such a way that an optimum pressure is present when the piston 24 reaches its end position. has reached, that is pushed out a maximum of the actuator housing 10 (Fig. 6).
  • the actuator according to the third embodiment thus represents an irreversible system in which the piston 24 indeed move out of the actuator housing 10, but can not be pushed back into this.
  • the term "irreversible” is to be understood here as meaning that the movement of the piston 24 is irreversible, at least with the application of forces occurring during normal use of the actuator. Unlike the actuators according to the first and second embodiments, therefore, the piston 24 of the actuator according to the third embodiment can not be pushed back into its initial position without further ado.
  • a fourth embodiment of the actuator according to the invention is shown, which differs from the third embodiment only in that instead of the knurling 54, a self-locking inclined surface 56 is provided, in which the piston 24 jammed during extension.
  • the inclined surface 56 is seen in the ejection direction of the piston 24 in front of the shoulder 46 formed on the inside of the actuator housing 10 such that an optimal clamping of the head portion 34 is achieved when the piston 24 has reached its end position, that is maximally extended from the actuator housing 10 is ( Figure 8).
  • the fully extended piston 24 can no longer move back into the actuator housing 10, so that even in the fourth embodiment, it is an irreversible actuator.

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Aktor mit einem an einem Aktorgehäuse beweglich gelagerten Aktorelement, einem pyrotechnischen Druckelement zum Bewegen des Aktorelements und einem Steuermittel zum Steuern einer zum Bewegen des Aktorelements durch das Druckelement auf das Aktorelement ausgeübten Kraft.

Description

Pyrotechnischer Aktor
Die Erfindung betrifft einen Aktor mit einem an einem Aktorgehäuse beweglich gelagerten Aktorelement und einem pyrotechnischen Druckele¬ ment zum Bewegen des Aktorelements.
Ein derartiger Aktor ist grundsätzlich bekannt und wird beispielsweise zur Unterbrechung von elektrischen Verbindungen oder zur Einleitung oder Auslösung schneller Schaltvorgänge eingesetzt, z.B. im Kraftfahrzeug- Sicherheitsbereich.
Das pyrotechnische Druckelement, welches im Falle einer elektrischen Aktivierung auch als pyroelektrischer Anzünder bezeichnet wird, hat neben einer besonders raschen Kraftentfaltung den Vorteil, dass die zum Bewegen des Aktorelements benötigte Energie mittels geeigneter chemi¬ scher Stoffe über einen langen Zeitraum drucklos gespeichert und bei Bedarf mittels einer vergleichsweise geringen elektrischen oder mechani¬ schen Energie freigesetzt werden kann.
Eine Aktivierung des Druckelements löst eine Umsetzung der chemischen Stoffe aus und führt zur Erzeugung eines Druckimpulses, durch welchen das Aktorelement relativ zum Aktorgehäuse bewegt wird, z.B. aus diesem heraus geschoben wird. Da die Beaufschlagung des Aktorelements sehr plötzlich erfolgt, wird das Aktorelement in kurzer Zeit und unkontrolliert aus einer Ausgangslage in eine Endlage bewegt. Diese schnelle und unkontrollierte Bewegung des Aktorelements erweist sich bei solchen Anwendungen als nachteilig, bei denen der Bewegungs¬ vorgang des Aktorelements über eine gewisse Zeit andauern soll und/ oder ein Prellen des Aktorelements vermieden werden muss, z.B. bei Ver- bzw. Entriegelungsvorgängen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen pyrotechnischen Aktor zu schaffen, bei dem die Bewegung des Aktorelements kontrolliert erfolgt.
Zur Lösung der Aufgabe ist ein Aktor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgesehen.
Der erfindungsgemäße Aktor umfasst ein an einem Aktorgehäuse beweg¬ lich gelagertes Aktorelement, ein pyrotechnisches Druckelement zum Bewegen des Aktorelements und ein Steuermittel zum Steuern einer zum Bewegen des Aktorelements durch das Druckelement auf das Aktorele¬ ment ausgeübten Kraft.
Durch das Steuermittel lässt sich die bei einer Auslösung des Druckele- ments auf das Aktorelement ausgeübte Kraft so einstellen, dass die Bewe¬ gung des Aktorelements mit einer gewünschten Geschwindigkeit erfolgt. Insbesondere ist das Steuermittel derart einstellbar, dass die Bewegung des Aktorelements über einen gewünschten Zeitraum erfolgt und/ oder ein Prellen des Aktorelements vermieden wird. Durch das Steuermittel ist also eine definierte Bewegung des Aktorelements vorgebbar und eine Anpas¬ sung des Aktors an seinen jeweiligen Einsatzbereich möglich.
Vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung zu entnehmen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Steuermittel zwischen dem Druckelement und dem Aktorelement angeordnet. Dadurch wird erreicht, dass sich der durch das pyrotechnische Druckelement erzeugte Gasdruck nicht schlagartig, sondern ansteigend vor einer zu beaufschla- genden Fläche des Aktorelements aufbaut. Dies trägt zu einer noch kon- trollierteren Bewegung des Aktorelements bei.
Vorteilhafterweise umfasst das Steuermittel eine Blende. Diese stellt eine besonders einfache Form eines Steuermittels dar. Bei einer Aktivierung des Druckelements entsteht vor der Blende, d.h. auf der Druckelementsei¬ te der Blende, ein Hochdrucksystem und hinter der Blende, d.h. auf der Aktorelementseite der Blende, ein Niederdrucksystem. Durch eine geeigne¬ te Wahl des Blendenquerschnitts kann der Druckaufbau im Niederdruck¬ system, d.h. der Druckanstiegsgradient, und somit letztlich, die auf das Aktorelement wirkende resultierende Kraft eingestellt werden. Der Quer¬ schnitt der Blende bildet mit anderen Worten einen Steuerparameter des Steuermittels.
Bevorzugt ist die Blende in ein Distanzmittel für das Druckelement integ- riert. Das Distanzmittel dient zur korrekten Positionierung des Druckele¬ ments in dem Aktorgehäuse. Durch die gleichzeitige Integration der Blen¬ de erfüllt das Distanzmittel eine Doppelfunktion, wodurch die Anzahl der Bauteile reduziert und der Aufbau des Aktors vereinfacht ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist eine Verdammung für das
Druckelement vorgesehen. Die Verdammung bewirkt im Falle einer Akti¬ vierung des Druckelements eine gleichmäßigere Umsetzung der im Druck¬ element enthaltenen chemischen Stoffe und führt somit zu einem gleich¬ mäßigeren Gasdruck. Letztlich wird dadurch eine gleichmäßigere Beauf- schlagung des Aktorelements und folglich eine noch kontrolliertere Bewe¬ gung des Aktorelements erreicht.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist das Aktorelement durch ein Verdämmelement in einer Ausgangslage fixiert. Das Verdämmelement erfüllt eine Doppelfunktion, indem es einerseits eine Verdammung für das Druckelement bildet und andererseits für eine Fixierung des Aktorele¬ ments sorgt. Dadurch ist der Aufbau des Aktors noch weiter vereinfacht.
Bevorzugt weist das Verdämmelement einen Scherabschnitt auf, welcher mit dem Aktorgehäuse derart zusammenwirkt, dass eine wesentliche Bewegung des Aktorelements relativ zu dem Aktorgehäuse erst nach einem Abscheren des Scherabschnitts von dem Verdämmelement möglich ist. Beispielsweise kann sich der Scherabschnitt in einer Ausgangslage des Aktorelements an einer Schulter des Aktorgehäuses abstützen.
Aufgrund des Scherabschnitts wird das Aktorelement bei einer Aktivie¬ rung des Druckelements nicht sofort in Bewegung versetzt, sondern es muss sich an der zu beaufschlagenden Seite des Aktorelements zunächst ein Druck aufbauen, der ausreicht, um den Scherabschnitt des Ver- dämmelements abzuscheren. Auf diese Weise wird eine Kraftschwelle geschaffen, unterhalb der keine Bewegung des Aktorelements erfolgt. Dadurch ist sichergestellt, dass die Kraft, mit welcher das Aktorelement beaufschlagt wird und die das Aktorelement seinerseits aufbringen kann, eine Mindestkraft nicht unterschreitet.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist eine Halteein¬ richtung vorgesehen, um das Aktorelement nach einer Bewegung durch das Druckelement in einer Endlage zu halten. Die Halteeinrichtung be- wirkt, dass das Aktorelement nach einer Auslösung des Aktors nicht einfach aus seiner Endlage wieder in seine Ausgangslage zurückgeführt werden kann. Die Bewegung des Aktorelements ist mit anderen Worten irrreversibel.
Die Halteeinrichtung kann eine Rändelung des Aktorelements umfassen, die bei einer Bewegung des Aktorelements in eine Bohrung des Aktorge¬ häuses eingepresst wird. Alternativ oder zusätzlich kann die Halteeinrich¬ tung eine selbsthemmende Schräge des Aktorgehäuses umfassen, in der sich das Aktorelement bei seiner Bewegung verklemmt. Beide Varianten stellen eine besonders einfache Form einer Halteeinrichtung für das
Aktorelement dar und tragen somit zu einem einfachen Aufbau des Aktors bei.
Bevorzugt ist das Aktorelement durch einen in dem Aktorgehäuse ver- schiebbar gelagerten Kolben gebildet. Grundsätzlich sind aber auch ande¬ re Ausbildungen des Aktorelements denkbar, z.B. könnte das Aktorele¬ ment hebelartig ausgebildet sein und im Falle einer Auslösung des Druck¬ elements ver schwenkt werden.
Nachfolgend wird die Erfindung rein beispielhaft anhand vorteilhafter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine Querschnittsansicht einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Aktors in einem Ausgangszustand;
Fig. 2 eine Querschnittansicht des Aktors von Fig. 1 in einem ausge¬ lösten Zustand; Fig. 3 eine Querschnittsansicht einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Aktors in einem Ausgangszustand;
Fig. 4 eine Querschnittsansicht des Aktors von Fig. 3 in einem ausgelösten Zustand;
Fig. 5 eine Querschnittsansicht einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Aktors in einem Ausgangszustand;
Fig. 6 eine Querschnittsansicht des Aktors von Fig. 5 in einem ausgelösten Zustand;
Fig. 7 eine Querschnittsansicht einer vierten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Aktors in einem Ausgangszustand; und
Fig. 8 eine Querschnittsansicht des Aktors von Fig. 7 in einem ausgelösten Zustand.
In Fig. 1 und 2 ist eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen pyrotechnischen Aktors dargestellt.
Der Aktor weist ein Aktorgehäuse 10 auf, in dem ein pyrotechnisches Druckelement 12 angeordnet ist. Das Druckelement 12 ist durch einen Druckelementträger 14 in einem hinteren, in der Figur unteren, Bereich des Aktorgehäuses 10 gehalten.
Zur korrekten Positionierung des Druckelementträgers 14 in dem Aktor¬ gehäuse 10 ist ein becherförmiger Distanznapf 16 vorgesehen, dessen offene Seite zum Druckelementträger 14 weist und der das Druckelement 12 zumindest bereichsweise umgibt. Mittels einer Clinchung 18 ist der Druckelementträger 14 an dem Aktorgehäuse 10 fixiert.
In dem pyro technischen Druckelernent 12 sind entzündbare chemische Stoffe enthalten, die bei einer Auslösung des Druckelements 12, bei¬ spielsweise durch elektrische Energie, zur Reaktion gebracht werden können. Derartige Druckelemente sowie geeignete Zündmechanismen sind hinlänglich bekannt.
Durch eine rasche Umsetzung der chemischen Stoffe entsteht ein Gas¬ druckimpuls in dem Druckelement 12, welcher eine in den Distanznapf 16 hineinragende zylindrische Hülse 20 des Druckelements 12 öffnet. An der Stirnseite 22 der Hülse 20 sind Sollbruchstellen vorgesehen, z.B. in Form von Prägungen, um eine stirnseitig Öffnung der Hülse 20 sicherzustellen.
Das Druckelement 12 dient zur Betätigung eines Aktorelements 24, wel¬ ches in einem vorderen, in der Figur oberen, Bereich des Aktorgehäuses 10 angeordnet ist. Das Aktorelement 24 weist die Form eines Kolbens auf, welcher in axialer Richtung verschiebbar in dem Aktorgehäuse 10 gelagert ist.
Der Kolben 24 umfasst einen zylindrischen Hauptabschnitt 26, welcher in einer an einer vorderen Stirnseite 28 des Aktorgehäuses 10 vorgesehenen Bohrung 30 geführt ist. Wie Fig. 1 zeigt, schließt eine vordere Stirnseite 32 des Kolbens 24 im Ausgangszustand des Aktors bündig mit der vorderen Stirnseite 28 des Aktorgehäuses 10 ab.
Im Bereich des hinteren Endes des Hauptabschnitts 26 weist der Kolben 24 einen scheibenförmigen Kopfabschnitt 34 auf, der in einer Ausgangsla- ge des Kolbens 24 durch einen Wandabschnitt 36 des Aktorgehäuses 10 geführt ist und mit diesem im Wesentlichen gasdicht abschließt (Fig. 1).
Wird das Druckelement 12 gezündet, so wird durch die Reaktion der im Druckelement 12 befindlichen chemischen Stoffe ein Gasdruck in dem Druckelement 12 aufgebaut, der zu einer Öffnung der Hülse 20 des Druckelements 12 führt. Durch die Öffnung der Hülse 20 kann das ent¬ stehende Gas aus dem Druckelement 12 ausströmen und in einem durch den Distanznapf 16 und das Druckelement 12 bzw. den Druckelementträ- ger 14 begrenzten Raum 38 einen Gasdruck aufbauen.
Wie Fig. 1 zeigt, liegt der Kolbenkopfabschnitt 34 in der Ausgangslage des Kolbens 24 an einem Boden 40 des Distanznapfs 16 an. In dem Boden 40 des Distanznapfs 16 ist eine Öffnung 42 vorgesehen, durch welche das erzeugte Gas hindurchströmen und den Kopfabschnitt 34 des Kolbens 24 beaufschlagen kann. Dadurch wird der Kolben 24 von dem Distanznapf 16 wegbewegt und nach vorne aus dem Aktorgehäuse 12 hinaus gescho¬ ben.
Der Boden 40 und die Öffnung 42 des Distanznapfs 16 bilden eine Blende, auf deren zum Druckelement 12 weisenden Seite ein Hochdrucksystem und auf deren zum Kolben 24 weisenden Seite ein Niederdrucksystem gebildet wird. Dabei erfolgt der Druckaufbau im Niederdrucksystem in Abhängigkeit vom Blendenquerschnitt, d.h. vom Durchmesser der Öff- nung 42. Der Blendenquerschnitt stellt also einen Steuerparameter dar, über den der Druckanstiegsgradient im Niederdrucksystem und damit letztlich die auf dem Kolben 24 wirkende Kraft eingestellt werden kann.
Die Verschiebung des Kolbens 24 wird durch eine Schulter 46 des Aktor- gehäuses 10 begrenzt, die einen Anschlag für den Kopfabschnitt 34 des Kolbens 24 bildet. Fig. 2 zeigt den Kolben 24 in einer Endlage, in welcher der Kolben 24 maximal aus dem Aktorgehäuse 10 herausgeschoben ist und der Kopfabschnitt 34 an die Schulter 46 des Aktorgehäuses 10 an¬ stößt.
In Fig. 3 und 4 ist eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Aktors dargestellt, die sich von der ersten Ausführungsform lediglich darin unterscheidet, dass eine Verdammung zur Vergleichmäßigung der Umset¬ zung der chemischen Stoffe des Druckelements 12 und des dabei entste- henden Gasdrucks vorgesehen ist.
Die Verdammung wird durch ein Verdämmelement 48 erreicht, welches den Hauptabschnitt 26 des Kolbens 24 hülsenartig umgibt. Im Bereich seines vom Kopfabschnitt 34 wegweisenden vorderen Endes weist das Verdämmelement 48 einen nach außen abgewinkelten Abschnitt 50 auf. Wie Fig. 3 zeigt, ist das Verdämmelement 48 derart dimensioniert, dass der abgewinkelte Abschnitt 50 in der Ausgangslage des Kolbens 24 mit der Schulter 46 des Aktorgehäuses 10 zusammenwirkt und sich insbesondere an dieser abstützt. Das Verdämmelement 48 ist in axialer Richtung gese- hen also zwischen dem Kopfabschnitt 34 und der Schulter 46 angeordnet. Dadurch ist der Kolben 24 in seiner Ausgangslage am Aktorgehäuse 10 fixiert und an einer Verschiebung relativ zum Aktorgehäuse 10 gehindert.
Der abgewinkelte Abschnitt 50 des Verdämmelements 48 bildet einen Scherabschnitt, welcher abgeschert werden muss, um eine Verschiebung des Kolbens 24 aus dem Aktorgehäuse 10 hinaus zu ermöglichen. Die zum Abscheren des Scherabschnitts 50 erforderliche Kraft kann durch die Wahl eines entsprechenden Materials und /oder einer entsprechenden Geometrie des Scherabschnitts 50, z.B. der Dicke des Scherabschnitts 50 und/ oder der Anordnung von Sollbruchkerben, eingestellt werden. Auf diese Weise ist eine optimale Verdämmkraft und eine besonders gleich¬ mäßige Umsetzung der chemischen Stoffe erreichbar. Dies ermöglicht die Einstellung eines definierten Gasdrucks und somit letztlich einer definier¬ ten Ausstoßkraft des Kolbens 24.
Fig. 4 zeigt den Aktor im ausgelösten Zustand, wobei sich der Kolben 24 in seiner Endlage befindet, d.h. maximal aus dem Aktorgehäuse 10 her¬ ausgeschoben ist. Wie der Figur zu entnehmen ist, stößt der Kopfab¬ schnitt 34 des Kolbens 24 in diesem Fall nicht direkt an die Schulter 46 des Aktorgehäuses 10 an, sondern lediglich indirekt über den dazwi- schengelegenen abgescherten Scherabschnitt 50.
Damit die Bewegung des Kolbens 24 in axialer Richtung nicht durch den am Kolben 24 verbleibenden Teil des Verdämmelements 48 blockiert wird, weist der Innendurchmesser des zwischen der vorderen Stirnseite 28 und der Schulter 46 gelegenen Abschnitts 52 des Aktorgehäuses 10 eine Weite auf, die größer ist als ein Außendurchmesser des Verdämmelements 48 im abgescherten Zustand.
In Fig. 5 und 6 ist eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Aktors dargestellt, die sich von der zweiten Ausführungsform lediglich darin unterscheidet, dass der Hauptabschnitt 26 des Kolbens 24 mit einer Rändelung 54 versehen ist.
Die Rändelung 54 ist in einem in axialer Richtung gesehen mittleren
Bereich des Hauptabschnitts 26 so positioniert, dass sie beim Ausstoßen des Kolbens 24 in die Bohrung 30 der vorderen Stirnseite 28 des Aktorge¬ häuses 10 eingepresst wird. Ferner ist die Rändelung 54 derart ausgebil¬ det, dass eine optimale Pressung vorliegt, wenn der Kolben 24 seine End- läge erreicht hat, d.h. also maximal aus dem Aktorgehäuse 10 herausge¬ schoben ist (Fig. 6).
Die in die Bohrung 30 eingepresste Rändelung 54 verhindert, dass der vollständig aus dem Aktorgehäuse 10 herausgeschobene Kolben 24 wieder in das Aktorgehäuse 10 hineingedrückt werden kann. Der Aktor gemäß der dritten Ausführungsform stellt also ein irreversibles System dar, bei dem sich der Kolben 24 zwar aus dem Aktorgehäuse 10 herausbewegen, nicht aber wieder in dieses hineinschieben lässt.
Dabei ist der Ausdruck "irreversibel" hier so zu verstehen, dass die Bewe¬ gung des Kolbens 24 zumindest unter Aufbringung von bei normalem Gebrauch des Aktors auftretenden Kräften unumkehrbar ist. Anders als bei den Aktoren gemäß der ersten und zweiten Ausführungsform lässt sich der Kolben 24 des Aktors gemäß der dritten Ausführungsform also nicht ohne weiteres wieder in seine Ausgangslage zurückschieben.
In Fig. 7 und 8 ist eine vierte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Aktors dargestellt, die sich von der dritten Ausführungsform lediglich darin unterscheidet, dass anstelle der Rändelung 54 eine selbsthemmende Schrägfläche 56 vorgesehen ist, in der sich der Kolben 24 beim Ausfahren verklemmt. Die Schrägfläche 56 ist in Ausstoßrichtung des Kolbens 24 gesehen vor der Schulter 46 an der Innenseite des Aktorgehäuses 10 derart ausgebildet, dass eine optimale Klemmung des Kopfabschnitts 34 dann erreicht wird, wenn der Kolben 24 seine Endlage erreicht hat, d.h. maximal aus dem Aktorgehäuse 10 ausgefahren ist (Fig. 8). Wie bei der dritten Ausführungsform lässt sich der vollständig ausgefahrene Kolben 24 nicht mehr in das Aktorgehäuse 10 zurückbewegen, so dass es sich auch bei der vierten Ausführungsform um einen irreversiblen Aktor han- delt. Bezugszeichenliste
10 Aktorgehäuse
12 Druckelement
14 Druckelementträger
16 Distanznapf
18 Clinchung
20 Hülse
22 Stirnseite
24 Aktorelement/ Kolben
26 Hauptabschnitt
28 Stirnseite
30 Bohrung
32 Stirnseite
34 Kopfab schnitt
36 Wandabschnitt
38 Raum
40 Boden
42 Öffnung
46 Schulter
48 Verdämmelement
50 Scherabschnitt
52 Abschnitt
54 Rändelung
56 Schrägfläche

Claims

Ansprüche
1. Aktor mit einem an einem Aktorgehäuse (10) beweglich gelagerten Aktorelement (24), einem pyrotechnischen Druckelement (12) zum Bewegen des Aktorelements (24) und einem Steuermittel (40, 42) zum Steuern einer zum Bewegen des Aktorelements (24) durch das Druckelement (12) auf das Aktorelement (24) ausgeübten Kraft.
2. Aktor nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass das Steuermittel (40, 42) zwischen dem Druckelement (12) und dem Aktorelement (24) angeordnet ist.
3. Aktor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass das Steuermittel eine Blende (40, 42) umfasst.
4. Aktor nach Anspruch 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Blende (40, 42) in ein Distanzmittel (16) für das Druckele¬ ment (12) integriert ist.
5. Aktor nach Anspruch 3 oder 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Blende eine Öffnung (42) in einem Distanznapf (16) für das
Druckelement (12) und insbesondere in einem Boden (40) des Dis¬ tanznapfs (16) umfasst.
6. Aktor nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass eine Verdammung für das Druckelement (12) vorgesehen ist.
7. Aktor nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass ein Verdämmelement (48) zwischen dem Aktorelement (24) und dem Aktorgehäuse (10) angeordnet ist.
8. Aktor nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass das Aktorelement (24) durch ein Verdämmelement (48) in einer Ausgangslage fixiert ist.
9. Aktor nach Anspruch 7 oder 8, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass das Verdämmelement (48) einen Scherabschnitt (50) aufweist, welcher mit dem Aktorgehäuse (10) derart zusammenwirkt, dass ei¬ ne wesentliche Bewegung des Aktorelements (24) relativ zu dem Ak- torgehäuse (10) erst nach einem Abscheren des Scherabschnitts (50) von dem Verdämmelement (48) möglich ist.
10. Aktor nach Anspruch 9, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass sich der Scherabschnitt (50) in einer Ausgangslage des Aktor¬ elements (24) an einer Schulter (46) des Aktorgehäuses (10) ab¬ stützt.
11. Aktor nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass eine Halteeinrichtung vorgesehen ist, um das Aktorelement (24) nach einer Bewegung durch das Druckelement (12) in einer Endlage zu halten.
12. Aktor nach Anspruch 11, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Halteeinrichtung eine Rändelung (54) des Aktorelements (24) umfasst, die bei einer Bewegung des Aktorelements (24) in eine
Bohrung (30) des Aktorgehäuses eingepresst wird.
13. Aktor nach Anspruch 11 oder 12, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Halteeinrichtung eine selbsthemmende Schrägfläche (56) des Aktorgehäuses (10) umfasst, in der sich das Aktorelement (24) bei seiner Bewegung verklemmt.
14. Aktor nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass das Aktorelement (24) durch einen in dem Aktorgehäuse ( 10) verschiebbar gelagerten Kolben (24) gebildet ist.
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