AT525443A4

AT525443A4 - Pyrotechnischer Aktuator

Info

Publication number: AT525443A4
Application number: ATA50816/2021A
Authority: AT
Original assignee: Astotec Automotive Gmbh
Priority date: 2021-10-12
Filing date: 2021-10-12
Publication date: 2023-04-15
Also published as: AT525443B1; DE102022126359A1

Abstract

Ein pyrotechnischer Aktuator (1), der insbesondere zum Anheben einer Motorhaube dient, weist ein Gehäuse (2) und einen im Gehäuse (2) mittels eines Zünders (11) verschiebbaren Kolben (6') mit Kolbenstange (6) auf, die am zünderfernen Ende durch eine Austrittsöffnung des Gehäuses (2) aus diesem ragt und an der außerhalb des Gehäuses (2) ein weiteres Bauteil (14), beispielsweise eine gestanzte Scheibe, befestigt ist. Das weitere Bauteil (14) ist durch plastische Deformation an der Kolbenstange (6) formschlüssig fixiert. Die Kolbenstange (6) besteht aus Vollmaterial und am zünderfernen Ende der Kolbenstange (6) ist ein Vorsprung (13) vorgesehen, der durch eine Öffnung des weiteren Bauteils (14) ragt, wobei dieser Vorsprung (13) durch plastische Deformation verbreitert ist, sodass das weitere Bauteil (14) formschlüssig fixiert ist. Erfindungsgemäß weist das weitere Bauteil (14) zur Vergrößerung der Auftrefffläche einen Durchmesser auf, der geringer ist als der Durchmesser des Gehäuses (2) im Bereich der Austrittsöffnung für die Kolbenstange (6). Dadurch wird die Motorhaube auch dann zuverlässig angehoben, wenn nicht die Kolbenstange (6), sondern nur das weitere Bauteil (14) den Auftreffpunkt der Motorhaube trifft.

Description

Deformation an der Kolbenstange formschlüssig fixiert ist.

Pyrotechnische Aktuatoren finden in der automotiven Sicherheitstechnik weite Verbreitung, wenn es darum geht, in kurzer Zeit hohe Kräfte freizusetzen. Eine typische Anwendung sind aktive Fußgängerschutzsysteme, die im Falle eines Zusammenpralls des Fahrzeugs mit einem Fußgänger die Motorhaube anstellen und so einen zusätzlichen Deformationsraum zu den harten Komponenten im Motorraum bereitstellen. Vor der eigentlichen Anstellung muss eine Fixierung der Ausgangslage gelöst werden, hierbei handelt es sich oft um

Abreißelemente im Scharnier.

In der EP 2699455 B1 von Autoliv ist eine kostengünstige Lösung für einen Aktuator dargestellt, die Jedoch nur einen kleinen Durchmesser des Endes der Kolbenstange zulässt. Durch Toleranzen im Rohbau der Karosserie und Montage des Aktuators ist es schwierig, die Auslösepositionen im Scharnier immer zuverlässig zu treffen. Um dem entgegenzuwirken, wird die Kolbenspitze oft vergrößert, was mit großem Aufwand verbunden ist. In der US 9956938 B2 von Takata ist beispielsweise eine Mutter geoffenbart, die auf ein Gewinde am Ende der Kolbenstange geschraubt wird. Ebenso sind umgekehrte Lösungen bekannt, bei denen ein weiteres Bauteil in den Kolben geschraubt oder

gecrimpt wird.

All diese Lösungen sind jedoch sehr aufwändig.

Die Vergrößerung der Trefferfläche kann nämlich bei vielen Aktuatorkonzepten erst nach Verbau des Kolbens samt Kolbenstange im

Gehäuse stattfinden, weil nämlich meist weder der Kolben noch das

weitere Bauteil durch das Gehäuse geschoben werden kann. Das macht

Sicherungslacks.

Aus der gattungsbildenden AT 522245 Bl ist bereits bekannt, eine Art Stopfen auf einer rohrförmigen Kolbenstange zu fixieren. Dabei ragt der Stopfen mit einem Zapfen in das Innere der Kolbenstange. Dieser Zapfen hat einen Außendurchmesser, der im Wesentlichen dem Innendurchmesser der rohrförmigen Kolbenstange entspricht. Dieser Zapfen weist einen Hals mit verringertem Durchmesser auf, und in diesem Bereich ist das Ende der rohrförmigen Kolbenstange nach innen gebogen, sodass der Stopfen formschlüssig fixiert ist. Diese Lösung ist jedoch für massive Kolbenstangen nicht geeignet. Bei vielen Aktuatorkonzepten darf außerdem der Kolben während der Montage nicht über seine Startposition hinaus gedrückt werden, z.B. weil sonst die Verriegelung der Ausgangslage der Kolbenstange zerstört würde

- dadurch ist ein seitliches Verpressen mit großen

Designeinschränkungen verbunden.

ES ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Art der Befestigung des weiteren Bauteils auf der Kolbenstange zu finden, die für massive Kolbenstangen geeignet ist und die weniger aufwändig ist als die

bekannten Lösungen.

Diese Aufgabe wird durch einen Aktuator der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Kolbenstange aus Vollmaterial besteht, dass am zünderfernen Ende der Kolbenstange ein Vorsprung vorgesehen ist, der durch eine Öffnung des weiteren Bauteils ragt, wobei dieser Vorsprung durch plastische Deformation verbreitert ist,

sodass das weitere Bauteil formschlüssig fixiert ist.

Die formschlüssige Fixierung erfolgt erfindungsgemäß also auf der (aus

dem Gehäuse vorstehenden) Stirnfläche der Kolbenstange, und dieser

in einen Inneneinstich des weiteren Bauteils erfolgt.

Wenn der Vorsprung rohrförmig ist, kann man ihn auf der zünderabgewandten Seite des weiteren Bauteils nach außen umbiegen, was ganz einfach z.B. durch Einführen eines kegelförmigen Werkzeugs in das Innere des rohrförmigen Vorsprungs möglich ist. Dieses kegelförmige Werkzeug liegt bei der Verformung außerhalb und in der Verlängerung

des Aktuators, wo es keinerlei Platzprobleme gibt.

Alternativ dazu kann der Vorsprung auch vollzylindrisch, also massiv (nicht hohl) sein und vertaumelt oder vernietet werden, sodass das weitere Bauteil formschlüssig fixiert ist. Taumeln und Nieten sind ähnliche Kaltumformverfahren. Beim Taumeln wird durch eine taumelnde Bewegung des oberen Gesenks an einem rotationssymmetrischen Werkstück immer nur eine Teilfläche des Werkstückes verformt, dadurch lässt sich mit relativ geringem Kraftaufwand eine große Umformung verwirklichen. Beim Nieten wird hingegen das gesamte Werkstück gleichzeitig verformt,

was einen entsprechend höheren Kraftaufwand benötigt.

In beiden Fällen ist die formschlüssige Verbindung dann besonders effektiv, wenn die Öffnung im weiteren Bauteil angesenkt ist, sich also konisch verbreitert. Dadurch kann der deformierte Vorsprung

vollflächig in dieser Ansenkung des weiteren Bauteils anliegen.

Günstigerweise erfolgt die Herstellung der Kolbenstange durch Kaltumformung, wobei die Herstellung aus einem Aluminiumdraht durch sogenanntes "Schlagen" besonders bevorzugt ist. Klassisches

Fließpressen von beispielsweise Edelstahl ist ebenfalls möglich. Das weitere Bauteil ist bevorzugt scheibenförmig und kann durch einen

Stanzprozess günstig erzeugt werden. Ggf. kann diese Scheibe auch

durchgebogen sein. Dabei ist bevorzugt, dass der Aussendurchmesser der

Durchmesser der Kolbenstange ist.

Alternativ kann das weitere Bauteil auch ein (£fließ-)gepresster oder geschlagener Teil sein, hier wird eine Formgebung mit zumindest

einseitiger Bombierung bevorzugt.

Der Vorsprung der Kolbenstange hat bei der Herstellung den Vorteil, dass die Kolbenstange mit einem Dorn "geholt" werden kann. Das Gehäuse hat eine Öffnung für die Kolbenstange. Durch diese Öffnung steckt man von außen einen Dorn in das Gehäuse und verschiebt ihn so lange, bis er am zünderseitigen Ende des Gehäuses wieder hervorkommt. In dieser Lage drückt man den Vorsprung der Kolbenstange gegen den Dorn und bewegt dann beide Teile gleichzeitig in die Gegenrichtung, bis die

Kolbenstange durch die Öffnung gleitet.

Ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Aktuators ist daher dadurch gekennzeichnet, dass man durch die Öffnung des Gehäuses für die Kolbenstange von außen einen Dorn in das Gehäuse einführt und ihn so lange verschiebt, bis er am zünderseitigen Ende des Gehäuses hervorkommt, dass man in dieser Lage den Vorsprung der Kolbenstange gegen den Dorn drückt und dann beide Teile gleichzeitig in die Gegenrichtung bewegt, bis die Kolbenstange durch die Öffnung gleitet, wonach man das weitere Bauteil mit seiner Öffnung auf den Vorsprung legt und den überstehenden Teil des Vorsprungs umformt, sodass ein umgebogener Bereich entsteht und das weitere Bauteil formschlüssig mit der Kolbenstange verbunden ist, und dass man vor oder nach der Fixierung des weiteren Bauteils in üblicher Weise die Treibladung und

den Zünder montiert. In einer Variante dieses Ablaufs können Durchführen und formschlüssiges Verbinden durch Umformen in einem Arbeitsgang

erfolgen.

An Hand der beiliegenden Zeichnungen wird die vorliegende Erfindung

näher erläutert. Es zeigt: Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Aktuator im

Aktuators.

Gemäß Fig. 1 besteht der Aktuator 1 aus einem rohrförmigen Gehäuse 2, in dem eine Kolbenstange 6 verschiebbar ist. Diese Kolbenstange 6 ist unten zu einem Kolben 6' erweitert. An ihrem dem Kolben 6' gegenüberliegenden Ende ist die Kolbenstange 6 in einem Zwischenstück 3 geführt. Das Zwischenstück 3 besitzt zwei O-Ringe 5a, 5b (siehe

Fig. 2) zur Abdichtung zwischen dem Gehäuse 2 und der Kolbenstange 56.

Hinter dem der Kolbenstange 6 abgewandten Ende des Kolbens 6' (siehe Fig. 1) befindet sich ein Zünder 11 mit Anschlussdrähten 18, die in einem Kabel 17 weitergeführt werden. Dem Zünder 11 benachbart befindet

sich eine Treibladung 16.

Wird der Zünder 11 gezündet, indem über das Kabel 17 bzw. die Anschlussdrähte 18 ein entsprechender Spannungsimpuls angelegt wird, explodiert auch die Treibladung 16 und erzeugt dadurch einen hohen Druck, sodass der Kolben 6' samt Kolbenstange 6 ausfährt (nach oben,

wie in Fig. 1 und 2 dargestellt).

Da die Kolbenstange 6 einen relativ geringen Durchmesser hat (er muss wegen des Zwischenstücks 3 deutlich geringer sein als der Durchmesser des Kolbens 6'), besteht die Gefahr, dass das zu betätigende Element

nicht getroffen wird. Aus diesem Grund ist ein weiteres Bauteil 14

vorgesehen, das einen größeren Durchmesser hat als die Kolbenstange 6.

Zur Fixierung dieses weiteren Bauteils 14 (siehe Fig. 2) hat die dem Kolben 6' abgewandte Stirnfläche der Kolbenstange 6 einen Vorsprung 13, der durch eine entsprechende Öffnung des weiteren Bauteils 14 ragt. Im Ausführungsbeispiel ist dieser Vorsprung rohrförmig (hohlzylindrisch). Oberhalb der Öffnung (so wie in Fig. 1 und 2 gesehen) ist der Vorsprung 13 nach außen umgebogen, er bildet einen umgebogenen Bereich 15. Dadurch ist das Bauteil 14 formschlüssig

gehalten.

ein umgebogener Bereich 22 ergibt.

Hergestellt wird der Aktuator 1 wie folgt: zunächst wird das Gehäuse 2 mit seiner Verjüngung 21 in die Öffnung des Halters 12 gesteckt. Dann wird das Gehäuse deformiert, um den umgebogenen Bereich 22 zu bilden. Das Gehäuse ist nun mit dem Halter 12 fest (formschlüssig) verbunden. Dann wird das Zwischenstück 3 mit den O-Ringen 5a, 5b in das Gehäuse (von unten, wie in Fig. 1 gesehen) eingeschoben, danach wird der Kolben 6' mit der Kolbenstange 6 voraus in das Gehäuse 2 eingeführt (wieder von unten, wie in Fig. 1 gesehen). Dies kann wie oben beschrieben mit Hilfe eines Dorns durchgeführt werden. Wenn die Kolbenstange 6 die in Fig. 1 und 2 dargestellte Position erreicht hat, also aus dem Gehäuse 2 etwas vorsteht, wird das weitere Bauteil 14 mit seiner Öffnung auf den Vorsprung 13 gelegt, danach wird der überstehende Teil des Vorsprungs 13 nach außen gebogen, sodass der umgebogene Bereich 15 entsteht und das weitere Bauteil 14 fest (formschlüssig) mit der Kolbenstange 6 verbunden ist. Schließlich

werden in üblicher Weise die Treibladung und der Zünder montiert.

Claims

Pyrotechnischer Aktuator (1) mit einem Gehäuse (2) und einem im Gehäuse (2) mittels eines Zünders (11) verschiebbaren Kolben (6') mit Kolbenstange (6), an deren zünderfernem Ende außerhalb des Gehäuses (2) ein weiteres Bauteil (14) befestigt ist, dessen Querschnitt größer als der Querschnitt der Kolbenstange (6) im Bereich des zünderfernen Endes ist, wobei das weitere Bauteil (14) durch plastische Deformation an der Kolbenstange (6) formschlüssig fixiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenstange (6) aus Vollmaterial besteht, dass am zünderfernen Ende der Kolbenstange (6) ein Vorsprung (13) vorgesehen ist, der durch eine Öffnung des weiteren Bauteils (14) ragt, wobei dieser Vorsprung (13) durch plastische Deformation verbreitert ist, sodass das weitere Bauteil

(14) formschlüssig fixiert ist.

Pyrotechnischer Aktuator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung (13) rohrförmig und auf der zünderabgewandten

Seite des weiteren Bauteils (14) nach außen umgebogen ist.

Pyrotechnischer Aktuator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung (13) vollzylindrisch ist und das weitere Bauteil (14) durch Vertaumeln oder Vernieten des Vorsprungs (13)

formschlüssig fixiert ist.

Pyrotechnischer Aktuator nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung des weiteren Bauteils (14)

angesenkt ist.

Pyrotechnischer Aktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch

gekennzeichnet, dass die Kolbenstange (6) aus Aluminium besteht. Pyrotechnischer Aktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch

gekennzeichnet, dass die Kolbenstange (6) ein Fließpressteil oder

ein geschlagener Teil ist.

11.

12.

13

Pyrotechnischer Aktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch

gekennzeichnet, dass das weitere Bauteil (14) ein Stanzteil ist.

Pyrotechnischer Aktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Bauteil (14) ein gepresster oder

geschlagener Teil ist.

Pyrotechnischer Aktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch

gekennzeichnet, dass das weitere Bauteil (14) eine Scheibe ist.

Pyrotechnischer Aktuator nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Aussendurchmesser der Scheibe zumindest 1 mm, besonders

bevorzugt 2 mm größer als der Durchmesser der Kolbenstange (6) ist.

Pyrotechnischer Aktuator nach Anspruch 9 oder 10, dadurch

gekennzeichnet, dass die Scheibe gebogen ist.

Pyrotechnischer Aktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Bauteil (14) auf zumindest einer

Seite bombiert ist.

. Verfahren zur Herstellung eines Aktuators nach einem der Ansprüche

1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass man durch die Öffnung des Gehäuses (2) für die Kolbenstange (6) von außen einen Dorn in das Gehäuse (2) einführt und ihn so lange verschiebt, bis er am zünderseitigen Ende des Gehäuses (2) hervorkommt, dass man in dieser Lage den Vorsprung der Kolbenstange (6) gegen den Dorn drückt und dann beide Teile gleichzeitig in die Gegenrichtung bewegt, bis die Kolbenstange (6) durch die Öffnung gleitet, wonach man das weitere Bauteil (14) mit seiner Öffnung auf den Vorsprung (13) legt und den überstehenden Teil des Vorsprungs (13) umformt, sodass ein umgebogener Bereich (15) entsteht und das weitere Bauteil (14) formschlüssig mit der Kolbenstange (6) verbunden ist, und dass man vor oder nach der Fixierung des weiteren Bauteils (14) in üblicher Weise die Treibladung (16) und den Zünder (11)

montiert.