AT524574B1

AT524574B1 - Aktuator zum Anheben einer Motorhaube

Info

Publication number: AT524574B1
Application number: ATA50057/2021A
Authority: AT
Original assignee: Astotec Automotive Gmbh
Priority date: 2021-02-01
Filing date: 2021-02-01
Publication date: 2022-07-15
Also published as: DE102022102159A1; AT524574A4

Abstract

Ein Aktuator (1a, 1b) zum Anheben einer Motorhaube eines Kraftfahrzeugs weist ein Gehäuse (2) auf, in dem eine Kolbenstange (4) mittels eines pyrotechnischen Gasgenerators (3) in eine ausgefahrene Endlage verschiebbar ist. Damit die Motorhaube während des Schulteraufpralls in der angehobenen Position bleibt und erst beim Kopfaufprall zurückgedrückt wird, ist vorgesehen, dass die Kolbenstange (4) nach dem Ausfahren durch eine Kraft von weniger als 500 N zurückdrückbar ist, sofern zuvor eine höhere Kraft aufgebracht wurde. Damit nun bei einem Kopfaufprall ohne vorherigen Schulteraufprall schwere Kopfverletzungen verhindert werden, ist erfindungsgemäß eine Endlagenverriegelung vorgesehen, die mit einer Losbrechenergie kleiner 20 J, vorzugsweise kleiner als 5 J, lösbar ist. Durch derart geringe Energien entstehen keine schweren Kopfverletzungen. Die Endlagenverriegelung kann ein kreisringförmiges metallisches Federplättchen (12) sein, das in der Endlage der Kolbenstange (4) in eine Nut (10) derselben einrastet. Sie kann alternativ ein Abreißelement (7a) sein, das sich innerhalb des Gehäuses (2) des Aktuators (1b) befindet und sich mit der Kolbenstange (4) in deren Endlage verriegelt.

Description

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft einen Aktuator zum Anheben einer Motorhaube eines Kraftfahrzeugs mit einem Gehäuse, in dem eine Kolbenstange mittels eines pyrotechnischen Gasgenerators von einer eingefahrenen Ausgangslage in eine ausgefahrene Endlage verschiebbar ist und durch eine Endlagenverriegelung gehalten wird, wobei die Kolbenstange nach dem Ausfahren durch eine Kraft von weniger als 500 N zurückdrückbar ist, sofern zuvor eine höhere Kraft aufgebracht wurde.

[0002] Bei einem Unfall zwischen einem Kraftfahrzeug und einem Fußgänger landet der Fußgänger oft mit dem Kopf auf der Motorhaube des Fahrzeugs. Die Motorhaube ist oft relativ nachgiebig, sodass die Kopfverletzung durch die Motorhaube selbst relativ gering wäre. Bei vielen Kraftfahrzeugen befindet sich jedoch knapp unter der Motorhaube der Motorblock, und dieser ist sehr hart. Wenn nun der Fußgänger mit dem Kopf auf der Motorhaube aufschlägt, verbiegt er die Motorhaube so weit, bis diese in Kontakt mit dem Motorblock kommt, und dann wirken auf den Kopf extrem hohe Kräfte, die schwere oder gar tödliche Verletzungen zur Folge haben.

[0003] Es ist daher bei vielen Kraftfahrzeugen vorgesehen, dass die Motorhaube im Falle eines Fußgängerunfalls angehoben wird. Dazu können Aktuatoren vorgesehen sein, die ein Gehäuse aufweisen, in dem eine Kolbenstange mittels eines pyrotechnischen Gasgenerators von einer eingefahrenen Ausgangslage in eine ausgefahrene Endlage verschiebbar ist. Diese Aktuatoren sind meist in der Nähe der Windschutzscheibe verbaut und heben mit der Kolbenstange die Motorhaube im Bereich der Windschutzscheibe an, wenn es zu einem Fußgängerunfall kommt. Auf diese Weise steht unter der Motorhaube genügend Platz zur Verfügung, sodass der Kopf auf die relativ weiche Motorhaube aufschlägt und von dieser abgebremst wird, ohne mit dem Motorblock in Kontakt zu kommen.

[0004] Nun sind aber die Motorhauben nicht im gesamten Bereich nachgiebig, insbesondere im Scharnierbereich ist die Nachgiebigkeit meist so gering, dass es zu schweren oder gar tödlichen Verletzungen kommt, wenn der Kopf dort aufschlägt. Es ist daher bei vielen Aktuatoren vorgesehen, dass sich die Kolbenstange unmittelbar nach dem Ausfahren durch eine bestimmte Kraft zurückdrücken lässt. Dazu kann der Druck, der durch den pyrotechnischen Gasgenerator aufgebaut wird, verwendet werden. Es sind aber auch schon mechanische Lösungen vorgeschlagen worden, wie z.B. in AT 9827 U1. Dort ist eine Rückdrückkraft von 1 kN+20% genannt. Eine andere mechanische Lösung ist in AT 522245 A4 beschrieben. Dort ist eine Rückdrückkraft von 0,5 bis 2 kN erwähnt, der Weg, wo diese Kraft aufgenommen wird, kann bis zu 30 mm betragen. Gemäß dieser Schrift soll dadurch der Aktuator beim Schulteraufprall nicht maßgeblich zurückgedrückt werden, aber dennoch beim Kopfaufprall im Scharnierbereich keinen zu harten Punkt ausbilden.

[0005] Mit der Einbeziehung der "Bonnet deflection due to body landing" im EURO-NCAP Testprotokoll wurde die Versuchsdurchführung deutlich realitätsnäher gestaltet. War davor nur eine ausreichend schonende Energieabsorption beim Kopfaufprall (entsprechend ca. 350 N Gegenkraft bei entsprechendem Deformationsraum) nachzuweisen, muss nun der dazu erforderliche Weg auch nach dem Aufprall der Schulter zur Verfügung stehen. Dies betrifft insbesondere aktive Motorhauben, die bei einem Unfall angestellt werden und so zusätzlichen Deformationsraum zu den harten Komponenten im Motorraum bereitstellen. Ursprünglich musste die angestellte Motorhaube nur den zuvor beschriebenen mechanischen Widerstand beim Kopfaufprall darstellen, jetzt muss sie auch beim Schulteraufprall (ca. 2000 N) in ausreichend angestellter Position bleiben.

[0006] Dies lässt sich mit den oben genannten Lösungen nicht realisieren. Will man sicherstellen, dass die Motorhaube beim Schulteraufprall noch nicht zurückgedrückt wird, dann muss die Rückdrückkraft jedenfalls größer als 2 kN sein, und das ist für den Kopfaufprall zu hoch. Wählt man die Rückdrückkraft geringer, so wird die Motorhaube schon durch den Schulteraufprall zurückgedrückt, und für den Kopfaufprall steht nicht mehr genug Platz zur Verfügung.

[0007] Es wurde daher in DE 102012104523 A1 ein Aktuator vorgeschlagen, der zunächst einen

hohen Widerstand für den Schulteraufprall bietet und danach einen geringen Widerstand für den Kopfaufprall. Gelöst wird dies pneumatisch (siehe Absatz [0009] dieser Schrift): Es wird mittels eines Treibsatzes ein Druckgas erzeugt, das die Kolbenstange nach oben schiebt und somit das Anstellen der Motorhaube des Fahrzeuges bewirkt. Es ist eine Ausblasöffnung im Gehäuse vorgesehen, die jedoch in der oberen Endlage der Kolbenstange durch die Kolbenstange verschlossen ist. Bei einem Schlag von oben infolge des Oberkörperkontakts wird das Gas komprimiert und die Kolbenstange ein wenig zurückgeschoben, wodurch die Ausblasöffnung freigegeben wird. Nun kann das Gas entweichen, der Widerstand sinkt somit schnell ab.

[0008] Problematisch ist bei dieser Lösung, dass der vorherige Schulteraufprall zwingend notwendig ist, damit beim nachfolgenden Kopfaufprall der Widerstand gering ist. Schlägt bei einem atypischen Unfall der Kopf als erster auf, kommt es auch bei dieser Lösung zu schweren oder gar tödlichen Verletzungen, weil der Kopf den hohen Widerstand überwinden muss.

[0009] Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, diesen Nachteil zu beseitigen.

[0010] Diese Aufgabe wird durch einen Aktuator der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Endlagenverriegelung entweder ein Deformationselement, insbesondere ein kreisförmiges Federplättchen, oder ein Abreißelement ist, das mit einer Losbrechenergie kleiner 20 J, vorzugsweise kleiner als 5 J, lösbar ist.

[0011] Die Fixierung ist so ausgelegt, dass der Aktuator nach Ausfahren der Kolbenstange durch den Anprall der Schulter auf die angestellte Motorhaube nicht mehr zurückgedrückt wird. Das erforderliche Kraftniveau beträgt hierfür ca. 2-2,5 kN. Überraschenderweise wurde gefunden, dass dieser Kraftwert auch für den Kopfaufprall verträglich ist, wenn die zur Überwindung dieser Kraft notwendige Energie entsprechend gering ist. Eine entsprechend niedrige Energie kann erreicht werden, indem der Weg, wo die Kraft wirkt, kurz ist. Bei 2 kN und 5 J ergibt sich für den Weg 2,5 mm. Ein kurzer Weg bedeutet wiederum bei gegebener Aufschlaggeschwindigkeit eine sehr kurze Einwirkdauer.

[0012] Ein erfindungsgemäßer Aktuator besitzt somit eine definierte, relativ hohe Losbrechkraft und eine definierte, relativ niedrige Losbrechenergie. Infolge der hohen Losbrechkraft hält der Aktuator dem Schulteraufprall stand, ohne zurückgedrückt zu werden. Beim Aufschlag des wesentlich härteren Kopfes stellt sich dynamisch eine kurzzeitige Kraftspitze ein, die die Losbrechkraft überwindet, aber infolge der kurzen Einwirkzeit keine schädliche Wirkung für den Kopf besitzt. Als praktikabel hat sich ein Kraftbereich von 2-5 kN, maximal 6 kN, für die Haltekraft und eine Halteenergie von bis zu 10 J, maximal 20 J, erwiesen.

[0013] Wenn es sich bei der Endlagenverriegelung um ein Deformationselement handelt, so wird dieses beim Ausfahren und beim Zurückdrücken der Kolbenstange zumindest teilweise verbogen. Die beim Zurückdrücken notwendige Energie für die Verformung ist im Wesentlichen die Losbrechenergie.

[0014] Wenn das Deformationselement ein kreisringförmiges Federplättchen ist, dann ist dieses vorzugsweise am Gehäuse gehalten und rastet in der Endlage der Kolbenstange in eine Ausnehmung der Kolbenstange ein. Es umgibt somit stets die Kolbenstange.

[0015] Um die Losbrechenergie des Federplättchens einzustellen, kann man Einschnitte vorsehen, die rechtwinkelig auf die radiale Richtung stehen, denn durch die Anzahl und die Länge dieser Einschnitte kann man die für die Deformation notwendige Energie verändern. Wenn das Deformationselement schon in der Ausgangslage der Kolbenstange in Ausschubrichtung gebogen ist, d.h. innen mehr Abstand zum pyrotechnischen Gasgenerator hat als außen, kann die beim Ausschieben der Kolbenstange für die Verformung notwendige Energie reduziert und die Deformationsenergie erhöht werden. Somit ist die Kraft des Federplättchens auf die Kolbenstange richtungsabhängig, d.h. dass die Maximalkraft beim Ausfahren der Kolbenstange kleiner ist als die Maximalkraft beim Zurückdrücken.

[0016] Wenn das Deformationselement ein kreisringförmiges Federplättchen ist, dann ist die Ausnehmung in der Kolbenstange zweckmäßiger Weise eine umlaufende Nut, in die das Defor-

mationselement nach Erreichen der Endlage der Kolbenstange eingreift. Auf diese Weise liegt das Federplättchen über den gesamten Innenumfang in der Nut, sodass eine gleichmäßige Deformation sichergestellt ist.

[0017] Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn die gasgeneratornahe Seite der Nut gegen die Kolbenachse geneigt ist, wobei die Neigung vorzugsweise zumindest 30° beträgt. Die Neigung ist für ein gleichmäßiges Ausfahren der Kolbenstange günstig, weil dann die Kolbenstange mit der gasgeneratornahen Seite der Nut nicht mit einer gasgeneratorfernen Führung der Kolbenstange verkanten kann. Die gasgeneratorferne Seite der Nut kann senkrecht auf die Kolbenachse stehen oder sogar etwas hinterschnitten sein, damit das Federplättchen beim Zurückdrücken der Kolbenstange präzise deformiert wird.

[0018] Nach einer konkreten Ausführungsform ist das Federplättchen von einem Federplättchenhalter gehalten, vorzugsweise schwimmend gehalten, wobei zwischen der Kolbenstange und dem Federplättchenhalter ein Spalt vorgesehen ist, der im Umbiegebereich des Federplättchens größer als die Dicke des Federplättchens ist. Auf diese Weise kann das Federplättchen in diesen Spalt gebogen werden, sodass eine definierte Verformung mit reproduzierbarer Deformationsenergie sichergestellt ist.

[0019] Wenn das Federplättchen schwimmend gehalten ist, kann es sich um die Kolbenstange automatisch zentrieren, sodass eine eventuelle ungenaue Montage sich nicht auf die Deformationskräfte auswirken kann. In diesem Fall kann aber das Federplättchen die Kolbenstange nicht zentrieren. In diesem Fall ist es daher zweckmäßig, wenn die Weite des Spalts außerhalb des Umbiegebereichs des Federplättchens reduziert ist und vorzugsweise maximal 0,2 mm beträgt. Auf diese Weise wird die Kolbenstange durch den Federplättchenhalter zentriert.

[0020] Alternativ zur Ausführung der Endlagenverrieglung durch ein Deformationselement ist nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass die Endlagenverriegelung ein Abreißelement ist, das sich vorzugsweise innerhalb des Aktuatorgehäuses befindet. Solch ein Abreißelement, das nach dem Ausfahren der Kolbenstange diese verriegelt und nur freigibt, wenn ein Teil von ihm abgerissen wird, kann eine sehr genau definierte Bruchlast haben, die bei Überschreiten zum Bruch führt, ohne dass dabei viel Energie notwendig wäre.

[0021] Eine besonders einfache Lösung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Abreißelement mit dem Gehäuse verbunden ist und dass die Kolbenstange in der Endlage mit dem Abreißelement mit Hilfe eines Verbindungselements, das einen veränderbaren Durchmesser hat, verbindbar ist.

[0022] Dabei kann das Verbindungselement ein Federring sein, der sich im Abreißelement befindet, gegen die Kolbenstange vorgespannt ist und bei Erreichen der Endlage in eine Ausnehmung der Kolbenstange einrastet.

[0023] Alternativ dazu kann das Verbindungselement ein Federring sein, der sich an der Kolbenstange befindet und bei Erreichen der Endlage in eine Ausnehmung des Abreißelements einrastet. Vorzugsweise ist der Querschnitt des Verbindungselements rechteckig, dadurch kann es nach dem Einrasten kaum versehentlich die Einrast-Position verlassen. Es ist weiters günstig, wenn das Abreißelement eine Einführschräge für das Verbindungselement aufweist, damit dieses möglichst ohne Widerstand bis zur Einrast-Position gelangen kann.

[0024] Damit das Abreißelement reproduzierbar bricht, ist es zweckmäßig, wenn das Abreißelement zwischen der Verbindung zum Gehäuse und der Verbindung zur Kolbenstange einen Bereich mit reduziertem Querschnitt aufweist.

[0025] Dieser Bereich mit reduziertem Querschnitt kann durch einen Einstich in die Wand des Abreißelements gebildet sein, er kann aber auch durch einen oder mehrere Durchbrüche in der Wand des Abreißelements gebildet sein.

[0026] In letzterem Fall ist es aus Symmetriegründen günstig, wenn mehrere Durchbrüche vorgesehen sind, wobei zumindest zwei, vorzugsweise drei Verbindungsstege zwischen den Durchbrüchen verbleiben. Wenn der Querschnitt der Verbindungsstege zu ihrer Mitte hin abnimmt, ist

sichergestellt, dass das Abreißelement etwa in der Mitte der Verbindungsstege, also an einer vorgegebenen Stelle, bricht.

[0027] Das Abreißelement besteht vorzugsweise aus einem Material mit einer Dehnung größer 10%, vorzugsweise größer 15%, insbesondere aus nichtrostendem Stahl. Durch die hohe Bruchdehnung ist sichergestellt, dass sich die Last gleichmäßig auf alle Verbindungsstege verteilt.

[0028] An Hand der beiliegenden Zeichnungen wird die vorliegende Erfindung näher erläutert. Es zeigt:

[0029] Fig. 1 einen Schnitt durch einen Aktuator entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel in Ausgangslage;

[0030] Fig. 2 eine Detailansicht des Kopfbereichs davon; [0031] Fig. 3 eine analoge Detailansicht, aber in angestelltem Zustand; und

[0032] Fig. 4 eine analoge Detailansicht, aber mit etwas zurückgedrückter Kolbenstange nach Anstellung;

[0033] Fig. 5 zeigt einen Schnitt durch einen Aktuator entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel in Ausgangslage;

[0034] Fig. 6 eine Detailansicht des Kopfbereichs davon; [0035] Fig. 7 eine analoge Detailansicht, aber in angestelltem Zustand; und

[0036] Fig. 8 eine analoge Detailansicht, aber mit etwas zurückgedrückter Kolbenstange nach Anstellung.

AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 1:

[0037] In Fig. 1 ist eine Gesamtansicht des Aktuators 1a dargestellt. Dieser besteht aus einem Gehäuse 2 in Form eines Außenrohrs, einem Gasgenerator 3 mit Zünder, Treibladungsmittel und Treibladungsmittelbehälter und Kabelabgang, einer Kolbenstange 4 mit Kolbenverschluss 5, einem Halter 6, einem Rohrdichtelement 7, einer Kappe 8 und einem Dämmelement 9. Zusätzlich zu diesen bekannten Merkmalen besitzt der Aktuator einen Einstich oder eine Nut 10 in der Kolbenstange 4 sowie einen Federplättchenhalter 11.

[0038] Die Details dazu werden an Hand von Fig. 2 erklärt. Der Federplättchenhalter 11 hält ein Federplättchen 12 mit Hilfe einer Deckscheibe 13 schwimmend in Position. Das Federplättchen 12 kann wie im Beispiel dargestellt plan oder in Ausfahrrichtung vorgeformt sein.

[0039] Bei Zündung des Gasgenerators 3 kommt es zum Ausschub der Kolbenstange 4, wie in Fig. 3 dargestellt. Dabei wird die Kappe 8 entweder durchbrochen oder wie hier dargestellt abgezogen. Bei der Ausschubbewegung der Kolbenstange 4 wird das Federplättchen 12 zunächst durch die Kolbenstange 4 in die von dem Gasgenerator 3 abgewandte Richtung gebogen, bis die lichte Weite das Passieren der Kolbenstange 4 ermöglicht. Diese federnde Bewegung wird durch die schwimmende Lagerung des Federplättchens 12 im Federplättchenhalter 11 und durch die Tatsache, dass zwischen der Deckscheibe 13 und der Kolbenstange 4 ein relativ großer Spalt 13a vorgesehen ist, unterstützt.

[0040] Erreicht das Federplättchen 12 infolge der Ausschubbewegung der Kolbenstange 4 die Nut 10, federt es in diese ein. Die Nut 10 besitzt eine dem Gasgenerator 3 abgewandte Seite 14, die vorzugsweise senkrecht auf die Kolbenachse steht, und eine dem Gasgenerator 3 zugewandte Seite 14a, die bevorzugt zumindest 30° gegen die Normale auf die Kolbenstange 4 in Richtung des Gasgenerators 3 geneigt ist (von innen nach außen gesehen). Fig. 3 zeigt die Fixierung der Kolbenstange 4 in der Nut 10 durch das Federplättchen 12.

[0041] In Fig. 4 ist der Zustand bei weiterem Zurückdrücken der Kolbenstange 4 dargestellt. Die gasgeneratorferne Seite 14 der Nut 10 biegt das Federplättchen 12 über die Kante 15 in die Bohrung 16 im Federplättchenhalter 11. Zur Verringerung des radialen Spiels ist eine Zentrierrippe 17 im Federplättchenhalter 11 vorgesehen. Die Rückhaltekraft ergibt sich aus der Biege-

steifigkeit des Federplättchens 12, dem Durchmesser der Bohrung 16 und dem Außendurchmesser der Kolbenstange 4. Die Biegesteifigkeit des Federplättchens kann durch Aussparungen, die rechtwinkelig auf die radiale Richtung stehen, und deren Länge angepasst werden.

[0042] Mit anderen Worten: Ein Aktuator bekannter Bauform wird zusätzlich mittels eines Federplättchens 12 in einem Federplättchenhalter 11 ausgestattet und eine Rastfunktion erzeugt. Das Federplättchen 12 greift in eine Nut 10 in der Kolbenstange 4 ein, sobald eine gewünschte Kolbenposition erreicht wird. Der Widerstand des Federplättchens 12 gegen das Ausfahren ist gering, weil sich das Federplättchen 12 bis zur äußeren Fixierung durch eine Deckscheibe 13 frei biegen kann. Bei der Gegenbewegung wird das Federplättchen 12 gegen die Bohrung 16 des Federplättchenhalters 11 gedrückt und somit näher an der Kolbenstange 4 gestützt, was zu höheren Kräften führt. Der Durchmesser der Bohrung 16 wird so gewählt, dass das umgebogene Federplättchen 12 zusammen mit der Kolbenstange 4 gut Platz findet. Beim Zurückdrücken der Kolbenstange 4 wird das Federplättchen 12 in den Spalt zwischen der Bohrung 16 und der Kolbenstange 4 gebogen, wodurch sich die Haltekraft ergibt. Besonders bevorzugt weist der Federplättchenhalter 11 eine Zentrierrippe 17 auf, die sich unterhalb des Spalts, in den sich das Federplättchen biegt, befindet. Bevorzugt ist der Spalt zwischen der Zentrierrippe 17 und der Kolbenstange 4 kleiner als 0,2 mm. Die Nut 10 zum Eingriff des Federplättchens 12 besitzt zwei Wände: die gasgeneratorferne Seite 14, die auf das Federplättchen 12 bei der Einschubbewegung einwirkt, wird bevorzugt senkrecht auf die Kolbenachse ausgeführt, wogegen die gasgeneratornahe Seite 14a bevorzugt mit einer Neigung von zumindest 30° ausgeführt wird. Dies hilft, um die Ausschubbewegung zu verbessern.

[0043] Zusammengefasst wird ein Aktuator mit einer Endlagenverriegelung dargestellt, die eine durch ein Deformationselement dargestellte Rückhaltekraft und Rückhalteenergie besitzt. Die Rückhaltekraft wird oberhalb der beim Schulteraufprall auftretenden Kräfte gewählt. UÜberraschenderweise sind bei kleinen Rückhalteenergien dennoch die auftretenden Beschleunigungen beim Kopfaufprall in einem verträglichen Bereich (HIC < 700).

AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 2:

[0044] In Fig. 5 ist eine Gesamtansicht eines Aktuators 1b einer weiteren Ausführungsform dargestellt. Dieser besteht aus einem Gehäuse 2 in Form eines Außenrohrs, einem Gasgenerator 3 mit Zünder, Treibladungsmittel und Treibladungsmittelbehälter und Kabelabgang, einer Kolbenstange 4 mit Kolbenverschluss 5, einem Halter 6, einer Kappe 8 und einem Dämmelement 9. Zusätzlich ist an dem dem Gasgenerator 3 abgewandten Ende des Gehäuses 2 ein Rohrdichtelement 7 vorgesehen, welches die Kolbenstange 4 gegenüber dem Gehäuse 2 abdichtet. Das Rohrdichtelement 7 ist am Gehäuse 2 fixiert und über geschwächte Bereiche 19 mit einem Abreißbereich 18 verbunden, sodass sich insgesamt ein Abreißelement 7a ergibt.

[0045] Details sind in Fig. 6 dargestellt. Der Abreißbereich 18 ist über den geschwächten Bereich 19 mit dem Rohrdichtelement 7 verbunden. Diese Schwächung kann wie im Beispiel dargestellt durch Freistellungen in der Wand des Rohrdichtelements 7 erfolgen. Die Anzahl der Freistellungen beträgt in diesem Fall zumindest eins, bevorzugt zwei, besonders bevorzugt drei. Bei drei Freistellungen bilden sich naturgemäß drei Verbindungszonen zwischen dem Abreißbereich 18 und dem Rohrdichtelement 7. Vorteilhaft werden diese im Winkel von 120° angeordnet und besitzen einen zu ihrer Mitte hin verjüngten Querschnitt. Weiters besitzt der Abreißbereich 18 eine Nut 20, in der sich ein Federring 21 befindet. Der Federring 21 ist gegen die Kolbenstange 4 vorgespannt.

[0046] In Fig. 7 ist der Zustand mit ausgefahrener Kolbenstange 4 dargestellt. Der Federring 21 ist in die Nut 20 der Kolbenstange 4 eingerastet. Besonders bevorzugt sind Federringe aus Draht mit rechteckigem Querschnitt. In dieser verrasteten Position ist die Kolbenstange 4 über den geschwächten Bereich 19 mit dem Rohrdichtelement 7 und somit in weiterer Folge über das Gehäuse 2 mit dem Halter 6 verbunden.

[0047] Eine Belastung der Kolbenstange 4 führt zu einer Belastung und in Folge zum Versagen des geschwächten Bereichs 19, wie in Fig. 8 dargestellt. Nach Versagen des Bereichs 19 mit

reduziertem Querschnitt bewegt sich der Abreißbereich 18 mit der Kolbenstange 4 in Richtung Gasgenerator 3.

[0048] Besitzt der geschwächte Bereich 19 nur eine Freistellung, ist die Belastung unsymmetrisch, was unvorteilhaft ist. Bei der Variante mit zwei Durchbrüchen kann die Krafteinleitung auf die Kolbenstange 4 symmetrisch erfolgen. Dieses Design ist aber noch auf Knickung empfindlich. Besonders bevorzugt ist daher die Ausführung mit drei Freistellungen, die zu drei Abreißzonen im Winkel von 120° führen. Als Material ist ein rostfreier Chromnickelstahl besonders gut geeignet, weil er neben der Korrosionsbeständigkeit auch eine große Bruchdehnung besitzt, die zu einer gleichmäßigeren Aufteilung der Belastung auf alle drei Abreißzonen bei schiefer Belastung der Kolbenstange 4 führt.

[0049] Mit anderen Worten: Ein Aktuator bekannter Bauform besitzt zusätzlich ein innen liegendes Abreißelement 7a. Dieses Abreißelement 7a ist mit dem Gehäuse 2 des Aktuators 1b verbunden, wobei zwischen der Verbindung zum Gehäuse 2 und einem Abreißbereich 18 ein Bereich 19 mit reduziertem Querschnitt vorgesehen ist. Weiters besitzt der Aktuator 1b ein federndes Verbindungselement, vorzugsweise einen Federring 21.

[0050] Dieser Federring 21 kann sich in einer Nut 20 im Abreißbereich 18 befinden. In diesem Fall ist er gegen die Kolbenstange 4 vorgespannt und rastet bei Erreichen einer definierten Kolbenposition in eine Nut 22 in der Kolbenstange 4 ein. Alternativ kann sich das Federelement auch in einer Nut in der Kolbenstange 4 befinden und bei Erreichen einer definierten Kolbenposition in das Abreißelement einschnappen.

[0051] Der Bereich 19 mit reduziertem Querschnitt im Abreißelement 7a wird entweder durch einen Einstich von innen oder von außen oder durch Durchbrüche durch die Wand des AbreiBelements 7a gebildet. Im Falle der Durchbrüche ist es vorteilhaft, zumindest zwei, besonders bevorzugt drei Durchbrüche und damit auch zwei beziehungsweise drei Stege zwischen den Durchbrüchen zu realisieren. Weiters ist es vorteilhaft, wenn sich der Querschnitt dieser Stege zu ihrer Mitte hin verkleinert, was durch den Radius des Fräsers bei der Herstellung leicht realisierbar ist.

[0052] Das Abreißelement kann in Kunststoff oder Metall ausgeführt werden, besonders geeignet sind Stähle mit größerer Dehnung, diese sollte zumindest 10%, besser zumindest 15% betragen. Wird ein nichtrostender Werkstoff verwendet, entfällt das Beschichten zum Zwecke des Korrosionsschutzes.

BEZUGSZEICHENLISTE:

1a —Aktuator nach Ausführungsbeispiel 1 1b Aktuator nach Ausführungsbeispiel 2

2 Außenrohr, Gehäuse

3 Gasgenerator, inkl. Zünder, Treibladung und Treibladungsbehälter 4 Kolbenstange

5 Kolbenverschluss

6 Halter

7 Rohrdichtelement

7a Abreißelement 8 Kappe 9 Dämmelement

10 11 12 13 13a 14 14a 15 16 17 18 19 20 21 22

Österreichisches

Nut in der Kolbenstange bei Ausführung 1 Federplättchenhalter

Federplättchen

Deckscheibe

Spalt

Gasgeneratorferne Seite der Nut 10 Gasgeneratornahe Seite der Nut 10 Kante des Federplättchenhalters

Bohrung im Federplättchenhalter Zentrierrippe

Abreißbereich

Bereich mit verringertem Querschnitt

Nut

Federring

Nut in der Kolbenstange bei Ausführung 2

AT 524 574 B1 2022-07-15

Claims

Patentansprüche

1. Aktuator (1a, 1b) zum Anheben einer Motorhaube eines Kraftfahrzeugs mit einem Gehäuse (2), In dem eine Kolbenstange (4) mittels eines pyrotechnischen Gasgenerators (3) von einer eingefahrenen Ausgangslage in eine ausgefahrene Endlage verschiebbar ist und durch eine Endlagenverriegelung gehalten wird, wobei die Kolbenstange (4) nach dem Ausfahren durch eine Kraft von weniger als 500 N zurückdrückbar ist, sofern zuvor eine höhere Kraft aufgebracht wurde, dadurch gekennzeichnet, dass die Endlagenverriegelung entweder ein Deformationselement, insbesondere ein kreisförmiges Federplättchen (12), oder ein Abreißelement (7a) ist, das mit einer Losbrechenergie kleiner 20 J, vorzugsweise kleiner als 5 J, lösbar ist.

2. Aktuator (1a, 1b) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Losbrechkraft im Bereich von 2 kN bis 6 kN liegt.

3. Aktuator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das die Endlagenverriegelung ein metallisches Deformationselement ist.

4. Aktuator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Deformationselement ein kreisringförmiges metallisches Federplättchen (12) ist, das am Gehäuse (2) gehalten ist und in der Endlage der Kolbenstange (4) in eine Ausnehmung der Kolbenstange (4) einrastet.

5. Aktuator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Federplättchen (12) Einschnitte aufweist, die rechtwinkelig auf die radiale Richtung stehen.

6. Aktuator nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Federplättchen (12) in Ausschubrichtung der Kolbenstange (4) gebogen ist.

7. Aktuator nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraft des Federplättchens (12) auf die Kolbenstange (4) richtungsabhängig ist, d.h. dass die Maximalkraft beim Ausfahren der Kolbenstange (4) kleiner ist als die Maximalkraft beim Zurückdrücken.

8. Aktuator nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung im Kolben eine umlaufende Nut (10) ist, in die das Federplättchen (12) nach Erreichen der Endlage der Kolbenstange (4) eingreift.

9. Aktuator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die gasgeneratornahe Seite (14a) der Nut (10) gegen die Kolbenachse geneigt ist, wobei die Neigung vorzugsweise ZUumindest 30° beträgt.

10. Aktuator nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Federplättchen (12) von einem Federplättchenhalter (11) gehalten, vorzugsweise schwimmend gehalten ist und dass zwischen der Kolbenstange (4) und dem Federplättchenhalter (11) ein Spalt vorgesehen ist, der im Umbiegebereich des Federplättchens (12) größer als die Dicke des Federplättchens (12) ist.

11. Aktuator nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Weite des Spalts außerhalb des Umbiegebereichs des Federplättchens reduziert ist und vorzugsweise maximal 0,2 mm beträgt.

12. Aktuator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Endlagenverriegelung ein Abreißelement (7a) ist, das sich innerhalb des Gehäuses (2) des Aktuators (1b) befindet.

13. Aktuator nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Abreißelement (7a) mit dem Gehäuse (2) verbunden ist und dass die Kolbenstange (4) in der Endlage mit dem Abreißelement (7a) mit Hilfe eines Verbindungselements, das einen veränderbaren Durchmesser hat, verbindbar ist.

14. Aktuator nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement ein Federring (21) ist, der sich im Abreißelement (7a) befindet, gegen die Kolbenstange (4) vorgespannt ist und bei Erreichen der Endlage in eine Ausnehmung der Kolbenstange einrastet.

15. Aktuator nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement ein Federring ist, der sich an der Kolbenstange befindet und bei Erreichen der Endlage in eine Ausnehmung des Abreißelements einrastet.

16. Aktuator nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Federring rechteckigen Querschnitt aufweist.

17. Aktuator nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Abreißelement eine Einführschräge für das Verbindungselement aufweist.

18. Aktuator nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Abreißelement (7a) zwischen der Verbindung zum Gehäuse und der Verbindung zur Kolbenstange einen Bereich (19) mit reduziertem Querschnitt aufweist.

19. Aktuator nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich (19) mit reduziertem Querschnitt durch einen Einstich in die Wand des Abreißelements (7a) gebildet ist.

20. Aktuator nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich (19) mit reduziertem Querschnitt durch einen oder mehrere Durchbrüche in der Wand des Abreißelements (7a) gebildet ist.

21. Aktuator nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Durchbrüche vorgesehen sind, wobei zumindest zwei, vorzugsweise drei Verbindungsstege zwischen den Durchbrüchen verbleiben.

22. Aktuator nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der Verbindungsstege zu ihrer Mitte hin abnimmt.

23. Aktuator nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 12 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Abreißelement (7a) aus einem Material mit einer Dehnung größer 10%, vorzugsweise größer 15%, insbesondere aus nichtrostendem Stahl, besteht.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen