AT527610A1 - Aktuator - Google Patents

Abstract

Ein erfindungsgemäßer Aktuator hat sowohl einen elektrischen Antrieb (1) zur Einstellung der Länge des Aktuators, vorzugsweise einen Spindelantrieb, als auch einen pyrotechnischer Antrieb (13) zur Erhöhung der Kraft und/oder zur Einstellung der Länge. Damit genügt es, einen einzigen Aktuator zu montieren, um sowohl die Motorhaube elektrisch zu öffnen und zu schließen, als auch, um sie im Falle eines Unfalls mit einem Fußgänger anzuheben. Damit der pyrotechnische Aktuator nicht behindert wird, kann der elektrische Antrieb (1) vom Motor (35) durch Auslösung des pyrotechnischen Antriebs (13) getrennt werden, es kann aber auch zwischen Motor (35) und Spindelwelle (40) eine Rutschkupplung vorgesehen sein. Außerdem ist es zweckmäßig, wenn der pyrotechnische Antrieb (13) im Normalbetrieb verriegelt ist, und die Verriegelung, welche bevorzugt als Klinke oder als Abscherelement ausgeführt ist, bei Auslösung des pyrotechnischen Antriebs (13) gelöst wird, bevorzugt mittels Gasdrucks. Die beiden Aktuatoren (1, 13) können zueinander fluchtend oder parallel zueinander angeordnet sein.

Description

elektrischen Antrieb zur Einstellung der Länge des Aktuators.

In höherwertigen Fahrzeugen werden Gasfedern zur Unterstützung der Öffnung von Front- und Heckklappen eingesetzt. Während die Öffnungsunterstützung in der Vergangenheit rückläufig war - immer mehr Hersteller setzten auf Stützstangen, weil die Motorhaube nur selten geöffnet werden muss - kommt es mit der Elektromobilität wieder zu verstärktem Interesse an diesem Thema. Der Grund liegt darin, dass sich bei sportlichen Fahrzeugen mit einem langen Vorderwagen oder aber SUVs unter der Motorhaube ein Ablagefach befindet, das mit dem Kunstwort FRUNK, einer Kombination aus den Worten Front und Trunk, bezeichnet wird. Dieser vordere Kofferraum tritt bei Elektroautos wesentlich häufiger auf, da der Verbrennungsmotor nicht mehr vorhanden ist. Der vordere Kofferraum unterliegt naturgemäß einer häufigeren Benutzung als die Frontklappe eines gewöhnlichen Fahrzeugs, bei Sportwagen mit Mittel- oder Heckmotor ist der FRUNK gar der einzige Kofferraum. Aus Komfortgründen wird anstelle der Gasfeder oft ein elektrischer Antrieb verwendet, was das Öffnen und Schließen mittels

eines Knopfdrucks ermöglicht.

Parallel dazu stellen die Regulatorien für VRUs, d.h. verletzlichen Verkehrsteilnehmern, insbesondere Fußgängern, in den Ländern Japan und China erhöhte Anforderungen an den Schutz dieser Personengruppe, die durch eine Anstellung der Motorhaube bei einem Unfall leichter zu

erfüllen sind.

DE 102022121058 B3 sieht für die zwei Verwendungsfälle zwei Aktuatoren vor, einen als Spindelantrieb ausgebildeten Linearaktuator einerseits und einen pyrotechnischen Aktuator andererseits, die über eine Gelenkanordnung mit der Motorhaube (Fahrzeugklappe) verbunden sind. Es ist ein mechanisches Sicherungselement vorgesehen, das, wenn der pyrotechnische Aktuator aktiviert wird, um die Motorhaube in die Fußgängerschutzposition zu bringen, gelöst werden kann. Somit kann die Motorhaube in die Fußgängerschutzposition gebracht werden, ohne vom

ersten Aktuator beeinflusst zu werden.

Aktuator betätigt wird.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine wirtschaftlichere Möglichkeit zur Anstellung der Motorhaube für den Fußgängerschutz sowie zur Öffnung der Motorhaube, um Zugang zu dem vorderen Kofferraum zu erhalten, zu finden. Es soll also auf wirtschaftliche Weise sowohl eine zumindest einmalige sehr plötzliche Bewegung als auch eine

wiederholbare langsame Bewegung ausgeführt werden können.

Dies wird durch einen Aktuator der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass zusätzlich ein pyrotechnischer Antrieb zum Aufbringen einer größeren Kraft und/oder zur Vergrößerung des Ausfahrwegs

vorgesehen ist.

Durch die Kombination beider Antriebe in einem Aktuator braucht nur ein Aktuator an zwei Punkten befestigt zu werden, was bereits eine deutliche Reduzierung der Montagekosten mit sich bringt. Besonders vorteilhaft ist aber, dass auch keine komplizierte Gelenksanordnung erforderlich ist, die gemäß dem Stand der Technik vorgesehen ist,

damit sich die beiden Antriebe nicht gegenseitig behindern.

Mit dem erfindungsgemäßen Aktuator kann das Fußgängerschutzgelenk durch die Kraft des pyrotechnischen Antriebs bewegt, also die Motorhaube vom pyrotechnischen Antrieb im Bereich der Scharniere wie bekannt angehoben werden, wenn das Schloss der Motorhaube verriegelt ist; ist das Schloss der Motorhaube entriegelt, dann kann die Motorhaube vom elektrischen Antrieb um das Scharnier geschwenkt, also

geöffnet werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der

elektrische Antrieb ein elektrisch angetriebener Spindelantrieb ist,

hat.

Bei der Verwendung eines Spindelantriebs kann es vorteilhaft sein, wenn die Spindel des elektrischen Antriebs vom Motor durch Auslösung des pyrotechnischen Antriebs trennbar ist, vorzugsweise durch AußerEingriff-Bringen der motorseitigen Verzahnung der Spindelwelle aus dem die Spindel antreibenden Zahnrad, bevorzugt entweder mechanisch oder durch Gasdruck. Durch die Trennung kann sichergestellt werden, dass

der elektrische Antrieb den pyrotechnischen Antrieb nicht behindert.

Alternativ kann vorgesehen sein, dass zwischen Motor und Spindelwelle eine Rutschkupplung vorgesehen ist oder zwischen Motor und Spindelwelle eine Spindelmutter als kraftabhängiges Versagenselement bevorzugt mit zumindest einer Sollbruchstelle ausgebildet ist, wobei die Aktivierungskraft für die Rutschkupplung oder die Versagenskraft der Spindelmutter in Längsrichtung der Spindelwelle bevorzugt im Bereich zwischen 1 und 5 kN liegt. Das heißt, dass das Verbindungsstück (beispielsweise eine Rutschkupplung oder eine Spindelmutter) zwischen dem Gewinde der Spindelachse und dem ausfahrbaren Teil des elektrischen Antriebs unter Krafteinwirkung

getrennt werden kann.

Sofern der Antrieb nur auf Druck belastet wird oder allfällige Zugbewegungen die Führungslängen von elektrischem Antrieb oder pyrotechnischem Antrieb nicht überschreiten, ist diese Ausführung bereits ausreichend für ein funktionierendes System, anderenfalls sind

Funktionen entsprechend weiterer Unteransprüche hilfreich.

Um höhere Zugkräfte aufnehmen zu können, ist in einer weiteren Ausführung vorgesehen, dass der pyrotechnische Antrieb im Normalbetrieb verriegelt ist, und die Verriegelung, welche bevorzugt als Klinke oder als Abscherelement ausgeführt ist, bei Auslösung des pyrotechnischen Antriebs lösbar ist, bevorzugt mittels Gasdrucks. Dies ermöglicht zusammen mit einer Verbindung der beiden Antriebe auch die

Aufnahme von Zugkräften. Das Abscherelement kann etwa in Form einer

Gasdruck bei Auslösung der pyrotechnischen Ladung getrennt werden.

ES ist besonders vorteilhaft, wenn die Verriegelung nach einer Auslösung wiederherstellbar ist. Dementsprechend ist es möglich, die Anzahl an Teilen, die nach einer pyrotechnischen Auslösung für eine

erneute Instandsetzung benötigt werden, zu reduzieren.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass der pyrotechnische Antrieb in der Längsachse des elektrischen Antriebs montiert ist, und der elektrische Antrieb bevorzugt einen Kolben des pyrotechnischen Antriebs darstellt. Diese Anordnung hat den Vorteil, dass beide Antriebe dieselbe Wirklinie besitzen. Naturgemäß muss dazu der Austrittspunkt des Kabels der Motorsteuerung des elektrischen Antriebs in Richtung des Endes einer eventuellen Spindelstange verlegt werden. Die Aufnahme der Antriebseinheit bestehend aus elektrischem Antrieb und pyrotechnischem Antrieb erfolgt auf einer ihrer beiden Seiten, d. h. zünderseitig oder kolbenstangenseitig, bevorzugt mittels eines Köchers, sodass auch kleine Zugbewegungen aufgenommen werden

können.

Alternativ zur Positionierung des pyrotechnischen Antriebs in der Längsachse des elektrischen Antriebs kann auch vorgesehen sein, dass der pyrotechnische Antrieb achsversetzt zum elektrischen Antrieb positioniert ist. In einer einfachen Ausführung kommt ein Aktuatorgehäuse zum Einsatz, das auf der einen Seite eine Bohrung zur Aufnahme des elektrischen Antriebs und dazu versetzt auf der gegenüberliegenden Seite eine Bohrung zur Aufnahme des pyrotechnischen Antriebs besitzt. Die Bohrungen besitzen entweder einen Boden im Sinne

eines Sackloches, oder die Antriebe besitzen eine Stufe in ihrer

elektrischen Antriebs sein.

Bei den bisher gezeigten Beispielen erhöht die Bewegung des pyrotechnischen Antriebs bei Auslösung den möglichen Gesamthub des Antriebs. Im Extremfall ist der elektrische Antrieb komplett ausgefahren, und der Weg des pyrotechnischen Antriebs käme noch hinzu. Dem muss bei der Integration in das Gesamtsystem Rechnung getragen werden. Dementsprechend kann bei einem Aktuator, bei dem der pyrotechnische und der elektrische Antrieb achsversetzt angeordnet sind, vorgesehen sein, dass nach Ausfahren des elektrischen Antriebs ein Leerhub für den pyrotechnischen Antrieb besteht, und dass bei Auslösung des pyrotechnischen Antriebs die Verbindung des elektrischen Antriebs vorzugsweise zu zumindest einem der Anbindungspunkte des Aktuators, bevorzugt durch das Abreißen eines Scherelements oder das Lösen einer mechanischen Verbindung, trennbar ist. In diesem Fall befindet sich der pyrotechnische Antrieb im Normalbetrieb nicht im Kraftpfad des elektrischen Antriebs, die Verstellung erfolgt nur über den elektrischen Antrieb. Bei Auslösen des pyrotechnischen Antriebs wird der elektrische Antrieb entkoppelt, und der Aktuator erreicht durch das Ausfahren des pyrotechnischen Antriebs seine Endlage. Das Lösen der mechanischen Verriegelungen (beispielsweise eine Klinke) kann unter Einfluss der pyrotechnischen Aktuatorkraft erfolgen. Zur Erhaltung der mechanischen Stabilität können in diesem Fall Führungen vorgesehen sein, die nur eine lineare Bewegung der Anbindungspunkte des Antriebs zulassen. Beispielsweise können zwei Führungsstangen

verwendet werden, welche die beiden Anbindungspunkte verbinden.

In noch einer alternativen Ausführungsform zur Positionierung des pyrotechnischen Antriebs kann vorgesehen sein, dass der Winkel zwischen der Achse des pyrotechnischen Antriebs und der Längsachse des

°

elektrischen Antriebs maximal 30 beträgt und dass sie vorzugsweise

im Wesentlichen parallel sind.

Zugkräften als auch von Druckkräften möglich.

Eine weitere Möglichkeit der Einstellung des Gesamthubs besteht darin, dass eine Hubbegrenzung vorgesehen ist, sodass der maximal erreichbare Hub unabhängig von der Art des Antriebs ist, und dass die Hubbegrenzung bevorzugt durch eine mechanische Wegbegrenzung erfolgt, und diese vorzugsweise durch ein Hüllrohr und einen Anschlag an dem Aktuator realisiert ist. Somit kann aus jeder Position des elektrischen Antriebs eine definierte Endlage elektrisch oder pyrotechnisch angesteuert werden. Dazu werden im Folgenden einige Ausführungsbeispiele vorgestellt. Diese Ausführung ist besonders für

schwache Haubengelenke, etwa Schwanenhalsgelenke, geeignet.

In einer einfachen Ausführung wird der Gesamthub mittels einer Wegbegrenzung, beispielsweise durch ein Rohr, das zusammen mit einem

Wulst auf der Antriebseinheit den Weg begrenzt, limitiert.

In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass der elektrische Antrieb durch Auslösung des pyrotechnischen Antriebs zurückdrückbar ist. Dies ist besonders vorteilhaft bei einer Ausführung mit Spindelantrieb mit hoher Steigung, da hier die benötigte Kraft zum Zurückdrücken reduziert wird. Andererseits ist bei einer Ausführungsform, bei der die Spindel vom Motor getrennt wird, die

benötigte Kraft zum Zurückdrücken ebenfalls drastisch reduziert.

An Hand der beiliegenden Zeichnungen wird die vorliegende Erfindung

näher erläutert.

Fig. la zeigt eine lineare Anordnung von elektrischem Antrieb und pyrotechnischem Antrieb mit separaten Gehäusen in eingefahrenem Zustand für Druckbeaufschlagung. Hierbei ist der Aktuator so ausgeführt, dass der pyrotechnische Antrieb einen eigenen Kolben

antreibt; Fig. 1b zeigt dieselbe Anordnung mit ausgefahrenem

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Antrieb.

Fig. 2a zeigt eine lineare Anordnung von elektrischem Antrieb und pyrotechnischem Antrieb in einem gemeinsamen Aktuatorgehäuse in eingefahrenem Zustand für Druckbeaufschlagung; Fig. 2b zeigt dieselbe Anordnung mit ausgefahrenem elektrischen Antrieb; Fig. 2c zeigt dieselbe Anordnung mit ausgefahrenem elektrischen Antrieb und

ausgefahrenem pyrotechnischen Antrieb.

Fig. 3a zeigt eine parallele Anordnung von elektrischem Antrieb und pyrotechnischem Antrieb in eingefahrenem Zustand für Druckbeaufschlagung; Fig. 3b zeigt dieselbe Anordnung mit ausgefahrenem elektrischen Antrieb; Fig. 3c zeigt dieselbe Anordnung mit ausgefahrenem elektrischen Antrieb und ausgefahrenem

pyrotechnischen Antrieb.

Fig. 4a zeigt eine parallele Anordnung von elektrischem Antrieb und pyrotechnischem Antrieb in eingefahrenem Zustand für Druck- und Zugbeaufschlagung; Fig. 4b zeigt dieselbe Anordnung mit ausgefahrenem elektrischen Antrieb; Fig. 4c zeigt dieselbe Anordnung mit ausgefahrenem elektrischen Antrieb und ausgefahrenem pyrotechnischen

Antrieb.

Fig. 5a zeigt eine parallele Anordnung von elektrischem Antrieb und pyrotechnischem Antrieb mit Verriegelung in eingefahrenem Zustand für Druck- und Zugbeaufschlagung, in Fig. 5a verriegelt die Verriegelung den Kolben des pyrotechnischen Antriebs; Fig. 5b zeigt dieselbe Anordnung mit entriegeltem pyrotechnischen Kolben; Fig. 5c zeigt dieselbe Anordnung mit entriegeltem pyrotechnischen Kolben und

ausgefahrenem pyrotechnischen Antrieb. Fig. 6a zeigt eine lineare Anordnung von elektrischem Antrieb und

pyrotechnischem Antrieb in einem gemeinsamen Aktuatorgehäuse in

eingefahrenem Zustand für Druck- und Zugbeaufschlagung mit

komplett ausgefahren und der elektrische Antrieb zurückgedrückt).

Fig. 7a zeigt eine lineare Anordnung von elektrischem Antrieb und pyrotechnischem Antrieb in eingefahrenem Zustand für Druckbelastungen; Fig. 7b zeigt dieselbe Anordnung mit ausgefahrenem elektrischen Antrieb; Fig. 7c zeigt dieselbe Anordnung mit betätigtem

pyrotechnischen Antrieb.

Fig. 8a zeigt eine lineare Anordnung mit elektrischem Antrieb und pyrotechnischem Antrieb mit Hubbegrenzung durch ein Hüllrohr in eingefahrenem Zustand in Einbaulage; Fig. 8b zeigt dieselbe Anordnung mit ausgefahrenem elektrischen Antrieb; Fig. 8c zeigt dieselbe Anordnung mit teilweise ausgefahrenem elektrischen Antrieb und

komplett ausgefahrenem pyrotechnischen Antrieb.

Fig. 9a zeigt eine parallele Anordnung von elektrischem Antrieb und pyrotechnischem Antrieb mit Hubbegrenzung und Führungsstangen in eingefahrenem Zustand in Einbaulage; Fig. 9b zeigt dieselbe Anordnung mit ausgefahrenem elektrischen Antrieb; Fig. 9c zeigt dieselbe Anordnung mit getrenntem elektrischen Antrieb und bereits betätigtem, aber noch nicht ganz ausgefahrenem pyrotechnischen Antrieb; Fig. 9d zeigt dieselbe Anordnung mit getrenntem elektrischen Antrieb und ganz

ausgefahrenem pyrotechnischen Antrieb.

Fig. la zeigt die lineare Anordnung von elektrischem Antrieb 1 und pyrotechnischem Antrieb 13 mit separaten Gehäusen für die beiden Antriebe 1, 13 in eingefahrenem Zustand für Druckbeaufschlagung. Der elektrische Antrieb 1 steuert die Position der Stange 2. Hierbei ist der Aktuator so ausgeführt, dass der pyrotechnische Antrieb 13 einen eigenen Kolben 14 antreibt. Der Aktuator kann an den Anbindungspunkten

3, 8 befestigt werden, dazwischen befinden sich der elektrische

Fig. 1b zeigt dieselbe Anordnung mit ausgefahrenem elektrischem Antrieb 1. Hierbei wurde die Stange 2 ausgefahren und somit der pyrotechnische Antrieb 13 mitsamt Kolben 14 und Anbindungspunkt 3 bewegt. Fig. 1c zeigt dieselbe Anordnung mit ausgefahrenem elektrischen Antrieb 1 und ausgefahrenem pyrotechnischen Antrieb 13. Somit wurde hier noch zusätzlich der Kolben 14 und somit auch der

Anbindungspunkt 3 weiterbewegt.

Fig. 2a zeigt schematisch die lineare Anordnung von elektrischem Antrieb und pyrotechnischem Antrieb in einem gemeinsamen Aktuatorgehäuse 4 in eingefahrenem Zustand für Druckbeaufschlagung. Der elektrische Antrieb 1 mit der beweglichen Stange 2 und dem ersten Anbindungspunkt 3 ist verschieblich im Aktuatorgehäuse 4 untergebracht und ersetzt den üblicherweise verwendeten Kolben eines pyrotechnischen Aktuators. Die Anschläge 5 und 6 begrenzen die mögliche Bewegung des elektrischen Antriebs 1 im Aktuatorgehäuse 4. Im Aktuatorgehäuse 4 befindet sich weiters eine pyrotechnische Ladung 7 mit elektrischer Zündung, die durch Anlegen eines Strompulses an das Kabel 9 gezündet werden kann. Am zünderseitigen Ende des Aktuatorgehäuses 4 befindet sich ein weiterer Anbindungspunkt 8. Die Position der beweglichen Stange 2 des elektrischen Antriebs 1 (in diesem Fall als Spindelantrieb ausgeführt) kann über das Kabel 10 gesteuert werden. Im einfachsten Fall erfolgt die Steuerung über die Spannungsversorgung des Motors im elektrischen Antrieb 1, die Polarität gibt die Richtung und die Spannung die Bewegungsgeschwindigkeit vor. Darüber hinaus sind natürlich auch alle anderen Steuerungsmöglichkeiten anwendbar. Der elektrische Antrieb 1 ist im Aktuatorgehäuse 4 nicht oder nur geringfügig fixiert. Geringfügig bedeutet hier eine Fixierungskraft kleiner als 500 N, diese ist hilfreich, um den elektrischen Antrieb 1 bei der Montage in gesicherter Position zu haben. Diese Anordnung ist für Systeme, bei denen nur Druckkräfte zum Antrieb benötigt werden, vorteilhaft. Zugkräfte können erst nach Auszug des elektrischen

Antriebs 1 durch den Anschlag 6 aufgenommen werden.

Fig. 2b zeigt schematisch die Anordnung aus Fig. 2a mit ausgefahrener Stange 2 des elektrischen Antriebs 1. Dies ist die maximal erreichbare Arbeitsstellung bei elektrischem Betrieb. Ein allfällig notwendiges Zurückschieben des elektrischen Antriebs 1 im Aktuatorgehäuse 4 erfolgt durch äußere Kräfte, etwa das Gewicht der Motorhaube oder eine

Federvorspannung in der Anstellkinematik.

Fig. 2c zeigt schematisch die Anordnung aus Fig. 2a mit ausgefahrener Stange 2 des elektrischen Antriebs 1 und ausgelöster pyrotechnischer Ladung 7. Die Auslösung der pyrotechnischen Ladung 7 ist in Jeder Position des elektrischen Antriebs 1 möglich, wodurch sich unterschiedliche Gesamtlängen im ausgelösten Zustand ergeben. Deshalb kann es vorteilhaft sein, den Gesamthub in der Anstellkinematik der Motorhaube zu begrenzen. Dies ist in anderen Ausführungsbeispielen gezeigt. Durch diese Begrenzung wird entweder die Bewegung des elektrischen Antriebs 1 im Aktuatorgehäuse 4 begrenzt, oder der elektrische Antrieb bei Auslösung der pyrotechnischen Ladung 7 wieder

zurückgedrückt.

Fig. 3a zeigt schematisch die parallele Anordnung von elektrischem Antrieb 1 und pyrotechnischem Antrieb 13 in eingefahrenem Zustand für Druckbeaufschlagung. Der elektrische Antrieb 1 mit der beweglichen Stange 2 und einem ersten Anbindungspunkt 3 ist verschieblich in einem Aktuatorgehäuse 4' untergebracht. Weiters ist ein pyrotechnischer Antrieb 13 mit einem beweglichen Kolben 14 und einem zweiten Anbindungspunkt 8 im Aktuatorgehäuse 4' vorhanden. Beide Antriebe 1, 13 sind im Aktuatorgehäuse 4' eingeschoben, und zumindest ein Antrieb ist maximal geringfügig fixiert. Geringfügig bedeutet hier eine Fixierungskraft kleiner 500 N, diese ist hilfreich, um den Antrieb 1

bzw. 13 bei der Montage in gesicherter Position zu haben.

Diese Anordnung ist für Systeme, bei denen nur Druckkräfte zum Antrieb benötigt werden, vorteilhaft. Zugkräfte können nur bis maximal zur Fixierungskraft der nur geringfügig fixierten Antriebe 1 bzw. 13

aufgenommen werden. In einer alternativen Bauform ist das

Aktuatorgehäuse 4' Teil des elektrischen Antriebs 1 und/oder des

pyrotechnischen Antriebs 13.

Der pyrotechnische Antrieb 13 kann wie in der gezeigten Form, d.h. mit dem zünderseitigen Ende in dem Aktuatorgehäuse 4', oder umgekehrt mit

dem zünderseitigen Ende zum zweiten Anbindungspunkt 8 verbaut sein.

Die Montage des pyrotechnischen Antriebs 13 am Ende des elektrischen Antriebs 1 ist nur beispielhaft, für viele Anwendungen ist es bauraummäßig günstiger, den zweiten Anbindungspunkt 8 in Richtung des ersten Anbindungspunkts 3 zu verschieben, d.h. den pyrotechnischen Antrieb in Richtung des Endes der Stange 2 zu verlagern, um Baulänge bzw. Abstand zwischen den Anbindungen, in der Regel Kugelzapfen, zu sparen bzw. die Startlänge unabhängig vom elektrischen Hub flexibel auf die Erfordernisse der Scharnieranordnung der Motorhaube anpassen

zu können.

Fig. 3b zeigt schematisch dieselbe Anordnung aus Fig. 3a mit ausgefahrenem elektrischen Antrieb 1. Fig. 3c zeigt schematisch dieselbe Anordnung aus Fig. 3a mit ausgefahrenem elektrischen Antrieb

1 und ausgefahrenem pyrotechnischen Antrieb 13.

Fig. 4a zeigt schematisch eine ähnliche Anordnung wie Fig. 3a, mit dem Unterschied, dass die in Fig. 4a gezeigte Anordnung auch zur Aufnahme von Zugkräften geeignet ist. Die Verbindung beider Antriebe 1, 13 ist als formschlüssige Verbindung in den Verbindungspunkten 15 und 16 dargestellt. Der Kolben 14 des pyrotechnischen Antriebs 13 besitzt eine Sicherung der Ausgangslage, beispielsweise ein Abscherelement,

das bei Auslösung der pyrotechnischen Ladung 7 überwunden wird.

Fig. 4b zeigt schematisch die Anordnung aus Fig. 4a in ausgefahrenem Zustand des elektrischen Antriebs 1. Durch Einfahren des elektrischen Antriebs 1 kann aus dem Zustand wie in Fig. 4b gezeigt wieder die

Ausgangslage entsprechend Fig. 4a erreicht werden.

Fig. 4c zeigt schematisch die Anordnung aus Fig. 4a in ausgefahrenem Zustand des elektrischen Antriebs 1 und ausgefahrenem Zustand des

pyrotechnischen Antriebs 13.

Fig. 5a zeigt die parallele Anordnung von elektrischem Antrieb 1 und pyrotechnischem Antrieb 13 mit Verriegelung in eingefahrenem Zustand für Druck- und Zugbeaufschlagung. Hierbei ist eine Verriegelung für den Kolben 14 des pyrotechnischen Antriebs 13 vorgesehen, die in Fig. 5a den Kolben 14 verriegelt. Die Verriegelung erfolgt durch Eingreifen eines Verriegelungshakens 31 in den Kolben 14 und ist reversibel. Somit kann in dieser Ausführungsform sichergestellt werden, dass der Kolben 14 im verriegelten Zustand nicht ausgefahren werden kann. Fig. 5b zeigt dieselbe Anordnung mit entriegeltem Kolben 14. Fig. 5c zeigt dieselbe Anordnung mit entriegeltem Kolben 14 und betätigtem pyrotechnischen Antrieb 13 und somit ausgefahrenem Kolben

14.

Fig. 6a zeigt schematisch eine lineare Anordnung von elektrischem Antrieb 1 und pyrotechnischem Antrieb 13 in einem Aktuatorgehäuse 4 in eingefahrenem Zustand für Druck- und Zugbeaufschlagung mit kollabierendem elektrischen Antrieb 1 in Einbaulage. Der Aufbau entspricht im wesentlichen Fig. 2a, d.h. der elektrische Antrieb 1 stellt den Kolben des pyrotechnischen Antriebs 13 dar. Abweichend zu Fig. 2a ist der elektrische Antrieb 1 im Aktuatorgehäuse 4 durch die lösbare Verbindung 19 auch gegen Auszug gesichert. Zusätzlich ist der elektrische Antrieb 1 so ausgeführt, dass die Stange 2 bei Auftreffen auf einen Widerstand, hier dargestellt durch die externen Wegbegrenzungen 17 und 18, wieder zurückgedrückt werden kann. Die Rückschiebbarkeit ist beispielsweise durch eine entsprechend steile

Ausführung einer Spindel im Falle eines Spindelantriebs realisierbar.

Fig. 6b zeigt schematisch dieselbe Anordnung wie Fig. 6a, wobei der elektrische Antrieb 1 bis zum Erreichen der Wegbegrenzungen 17, 18 ausgefahren ist. Das kann - muss aber nicht - das Ende des Wegbereichs

des elektrischen Antriebs 1 sein.

Fig. 6c zeigt schematisch dieselbe Anordnung wie in Fig. 6a, wobei der pyrotechnische Antrieb 13 ausgefahren ist und der elektrische Antrieb 1l entsprechend der Wegbegrenzungen 17, 18 eingeschoben ist. In einer besonders bevorzugten Ausführung werden die Wegbegrenzungen 17, 18 durch den alleinigen Ausschub des pyrotechnischen Antriebs 13 erreicht, der elektrische Antrieb 1 wird unabhängig von seinem Zustand

eingeschoben.

Fig. 7a zeigt eine lineare Anordnung von elektrischem Antrieb und pyrotechnischem Antrieb in eingefahrenem Zustand für Druckbelastungen. Hierbei ist der elektrische Antrieb als Spindelantrieb ausgeführt. Die Stange 2 ist im Schnitt dargestellt, sodass man sieht, dass sie hohl ist, wie das bei einem Spindelantrieb stets der Fall ist. Ein Elektromotor 35 treibt eine Antriebswelle 36 an, die über ein Getriebe 37 mit einer Ausgangswelle 39 gekoppelt ist. Die Ausgangswelle 39 ist rotationsstarr mit einer Spindelwelle 40 gekoppelt. Durch den Elektromotor 35 kann also die Spindelwelle 40, die über ein Spindellager 38 gelagert ist, in Rotation versetzt werden. Die hohle Stange 2 weist einen Anschlag 41 auf, der keine Rotationsbewegung ausführen kann und mit einem Innengewinde in die Spindelwelle 40 eingreift, sodass die Stange 2 durch die Rotation der Spindelwelle 40 in eine lineare Bewegung versetzt und ausgefahren wird. Diese Anordnung weist weiters ein Aktuatorgehäuse 4'' auf, das einen Anschlag 6 aufweist, der die maximale Bewegung des Anschlags 41 limitiert. In der Anordnung der Fig. 7a kommt dieser aber nicht zu tragen, da die Wegbegrenzungen 17, 18 den maximalen Bewegungsbereich

vorgeben.

Der pyrotechnische Antrieb ist durch eine pyrotechnische Ladung 7 mit elektrischer Zündung realisiert, wobei die pyrotechnische Ladung 7 zwischen dem Elektromotor 35 und dem Getriebe 37 angebracht ist. Das

Getriebe 37 bildet dabei den Kolben des pyrotechnischen Antriebs. Fig. 7b zeigt dieselbe Anordnung wie Fig. 7a mit so weit ausgefahrenem

elektrischen Antrieb, dass die Anbindungspunkte 3, 8 des Aktuators die

Wegbegrenzungen 17, 18 berühren. Fig. 7c zeigt dieselbe Anordnung nach

Zündung des pyrotechnischen Antriebs. Hierbei wird die Antriebswelle 36 vom Getriebe 37 außer Eingriff gebracht. Es wird also bei Zündung des pyrotechnischen Antriebs mit ausgefahrenem elektrischem Antrieb die hohle Stange 2 nicht weiterbewegt, da die Anbindungspunkte 3, 8 schon durch die Wegbegrenzungen 17, 18 limitiert sind, und die Spindelwelle 40 bewegt sich in die hohle Stange 2 hinein. Bei eingefahrenem elektrischen Antrieb schiebt das Getriebe 37 über das Spindellager 38 und den Anschlag 41 den hohlen Kolben 2 in die maximal ausgefahrene Position, die in diesem Fall durch die Wegbegrenzungen 17, 18 vorgegeben ist. Alternativ dazu ist es auch möglich, dass die maximal ausgefahrene Position durch das Aktuatorgehäuse 4'' vorgegeben

wird, wenn keine limitierenden Wegbegrenzungen 17, 18 vorliegen.

Wenn das Getriebe 37 im Aktuatorgehäuse 4'' fixiert ist, dann kann dieser Aktuator auch Zugkräfte aufnehmen. Die Fixierung muss dabei so dimensioniert sein, dass sie bei Zündung der pyrotechnische Ladung 7

gelöst wird.

Fig. 8a zeigt eine lineare Anordnung mit elektrischem Antrieb 1 und pyrotechnischem Antrieb mit Hubbegrenzung durch ein Hüllrohr 21 in eingefahrenem Zustand in Einbaulage. Der Aufbau ist ähnlich wie in Fig. 6a, d.h. der elektrische Antrieb 1 bildet den Kolben für den pyrotechnischen Antrieb, jedoch ist der Gesamtweg zusätzlich in dem

Aktuator begrenzt.

Der elektrische Antrieb 1 ist durch die 1lösbare Verbindung 19 mit dem Aktuatorgehäuse 4 verbunden. Das Ende 20 der Stange 2 (diese ist nur in Fig. 8b und 8c sichtbar) des elektrischen Antriebs 1 ist über ein Hüllrohr 21 mit einem Anschlag 22 verbunden. Das Aktuatorgehäuse 4 besitzt ebenfalls einen Anschlag 23, wodurch eine Wegbegrenzung für

beide Antriebe entsteht.

Fig. 8b zeigt dieselbe Anordnung wie Fig. 8a mit ausgefahrenem elektrischen Antrieb 1. Der elektrische Antrieb 1 ist so weit ausgefahren, wie durch die Anschläge 22 und 23 möglich. Durch

Einfahren des elektrischen Antriebs 1 kann aus dem Zustand wie in

Fig. 8b gezeigt wieder die Ausgangslage entsprechend Fig. 8a erreicht werden, da der elektrische Antrieb 1 durch die lösbare Verbindung 19

im Aktuatorgehäuse 4 fixiert ist.

Fig. 8c zeigt dieselbe Anordnung wie Fig. 8a mit teilweise ausgefahrenem elektrischen Antrieb und pyrotechnischem Antrieb. Dieser Zustand entsteht, wenn der elektrische Antrieb 1 nicht komplett ausgefahren ist und die pyrotechnische Ladung 7 gezündet wird. Der elektrische Antrieb 1 überwindet unter dem Druck der Pyrotechnik die lösbare Verbindung 19 und wird bis zur Wirkung der Anschläge 22 und 23

vorangetrieben.

Die Wegbegrenzung ist sinnvoll, damit für den Fall einer Fehlzündung

bei bereits durch den elektrischen Antrieb geöffneter Motorhaube nicht durch den pyrotechnischen Antrieb die Öffnungsmechanik der Motorhaube beschädigt wird. Durch die Hubbegrenzung im Aktuator kann der Aufwand

in der Kinematik zur Anstellung der Haube stark reduziert werden.

Fig. 9a zeigt eine parallele Anordnung von elektrischem Antrieb 1 und pyrotechnischem Antrieb 13 mit Hubbegrenzung und Führungsstangen 24 in

eingefahrenem Zustand in Einbaulage.

Im Aktuatorgehäuse 4''' befinden sich der elektrische Antrieb 1 und der pyrotechnische Antrieb 13, beide sind mit dem Aktuatorgehäuse 4''' verbunden. Bei Ausfahren des elektrischen Antriebs 1 drückt die Stange 2 gegen die Deckplatte 28 und bewegt damit den ersten Anbindungspunkt 3 entsprechend dem Weg der Führungsstangen 24 vom zweiten Anbindungspunkt 8 des Aktuatorgehäuses 4''' weg. Diese Ausschubbewegung kann so lange stattfinden, bis die Anschläge 27 auf den Führungsstangen 24 an den Anschlägen 26 des Aktuatorgehäuses 4''' anstehen. Bei der Einzugsbewegung des elektrischen Antriebs 1 zieht sich die Stange 2 zurück, und über einen Stift 33 und einen Verriegelungshaken 31 werden die Deckplatte 28 und der erste

Anbindungspunkt 3 in Richtung des zweiten Anbindungspunktes 8 bewegt.

Fig. 9b zeigt dieselbe Anordnung wie Fig. 9a in ausgefahrenem Zustand des elektrischen Antriebs 1. In dieser Stellung besteht ein Leerhub für den pyrotechnischen Antrieb 13. Durch Einfahren des elektrischen Antriebs 1 kann aus dem Zustand wie in Fig. 9b gezeigt wieder die

Ausgangslage entsprechend Fig. 9a erreicht werden.

Fig. 9c zeigt dieselbe Anordnung wie Fig. 9a, nachdem der pyrotechnische Antrieb 13 betätigt wurde, dadurch sein Kolben 14 ausgefahren ist und der Entriegelungshebel 32 gelöst wurde, aber bevor der pyrotechnische Antrieb 13 die vollständig ausgefahrene Position

erreicht.

Fig. 9d zeigt die Anordnung von Fig. 9a in ausgefahrenem Zustand des pyrotechnischen Antriebs 13. Bei der Auslösung des pyrotechnischen Antriebs 13 drückt der Kolben 14 zunächst gegen den Entriegelungshebel 32 und löst den Verriegelungshaken 31 vom Stift 33. Dadurch wird der elektrische Antrieb 1 von der Deckplatte entkoppelt und der Kolben 14 kann die Deckplatte 28 und damit den ersten Anbindungspunkt 3 entlang der Führungsstangen 24 vom Aktuatorgehäuse 4'''" und dem damit verbundenen zweiten Anbindungspunkt 8 wegbewegen. Diese Ausschubbewegung findet so lange statt, bis die Anschläge 27 auf den Führungsstangen 24 an den Anschlägen 26 des Aktuatorgehäuses 4'''

anstehen.

Liste der Bezugszeichen

1l Elektrischer Antrieb

2 Bewegliche Stange des elektrischen Antriebs

3 erster Anbindungspunkt des Aktuators

4, 4', 4'', 4'"'" Aktuatorgehäuse

5 erster Anschlag für den elektrischer Antrieb 6 zweiter Anschlag für den elektrischer Antrieb 7 Pyrotechnische Ladung mit elektrischer Zündung 8 zweiter Anbindungspunkt des Aktuators

9 Kabel zur pyrotechnischen Ladung

10 Kabel zum elektrischen Antrieb

13 Pyrotechnischer Antrieb

14 Kolben des pyrotechnischen Antriebs

15 Verbindung pyrotechnischer Antrieb/Aktuatorgehäuse 16 Verbindung elektrischer Antrieb/Aktuatorgehäuse 17, 18 Wegbegrenzungen

19 LÖösbarer Anschlag für den elektrischen Antrieb

20 Ende der beweglichen Stange des elektrischen Antriebs 21 Hüllrohr

22 Anschlag am Hüllrohr

23 Anschlag am Aktuatorgehäuse

24 Führungsstangen

26 Anschlag im Aktuatorgehäuse

27 Anschlag auf der Führungsstange

28 Deckplatte

31 Verriegelungshaken

32 Entriegelungshebel

33 Stift an der beweglichen Stange des elektrischen Antriebs 34 Drehpunkt

35 Elektromotor

36 Antriebswelle

37 Getriebe

38 Spindellager

39 Ausgangswelle

40 Spindelwelle

41 Anschlag an der beweglichen Stange des elektrischen Antriebs

Claims (1)

1. Aktuator mit einem elektrischen Antrieb (1) zur Einstellung der Länge des Aktuators, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich ein pyrotechnischer Antrieb (13) zum Aufbringen einer größeren Kraft

   und/oder zur Vergrößerung des Ausfahrwegs vorgesehen ist.

   Aktuator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Antrieb (1) ein elektrisch angetriebener Spindelantrieb ist, wobei das Gewinde der Spindel bevorzugt eine Steigung von 1:5

   bis 1:20 hat.

   Aktuator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindel des elektrischen Antriebs (1) vom Motor (35) durch Auslösung des pyrotechnischen Antriebs (13) trennbar ist, vorzugsweise durch Außer-Eingriff-Bringen der motorseitigen Verzahnung der Spindelwelle (40) aus dem die Spindel antreibenden Zahnrad,

   bevorzugt entweder mechanisch oder durch Gasdruck.

   Aktuator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Motor (35) und Spindelwelle (40) eine Rutschkupplung vorgesehen ist oder zwischen Motor (35) und Spindelwelle (40) eine Spindelmutter als kraftabhängiges Versagenselement bevorzugt mit zumindest einer Sollbruchstelle ausgebildet ist, wobei die Aktivierungskraft für die Rutschkupplung oder die Versagenskraft der Spindelmutter in Längsrichtung der Spindelwelle bevorzugt im Bereich zwischen 1 und

   5 kN liegt.

   Aktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der pyrotechnische Antrieb (13) im Normalbetrieb verriegelt ist, und die Verriegelung, welche bevorzugt als Klinke oder als Abscherelement ausgeführt ist, bei Auslösung des pyrotechnischen

   Antriebs (13) lösbar ist, bevorzugt mittels Gasdrucks.

   Aktuator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die

   Verriegelung nach einer Auslösung wiederherstellbar ist.

   11.

   12.

   Aktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,

   dass der pyrotechnische Antrieb

   (13) in der Längsachse des

   elektrischen Antriebs (1) montiert ist, und der elektrische Antrieb

   (13) bevorzugt einen Kolben (14)

   darstellt.

   des pyrotechnischen Antriebs (13)

   Aktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,

   dass der pyrotechnische Antrieb

   Antrieb (1) positioniert ist.

   (13) achsversetzt zum elektrischen

   Aktuator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass nach

   Ausfahren des elektrischen Antriebs (1) ein Leerhub für den

   pyrotechnischen Antrieb (13)

   pyrotechnischen Antriebs (13)

   besteht, und dass bei Auslösung des

   die Verbindung des elektrischen

   Antriebs (1) vorzugsweise zu zumindest einem der Anbindungspunkte

   (3, 8) des Aktuators, bevorzugt durch das Abreißen eines

   Scherelements oder das Lösen einer mechanischen Verbindung,

   trennbar ist.

   Aktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet,

   dass der Winkel zwischen der Achse des pyrotechnischen Antriebs

   (13) und der Längsachse des elektrischen Antriebs (1) maximal 30

   °

   beträgt und dass sie vorzugsweise im Wesentlichen parallel sind.

   Aktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet,

   dass eine Hubbegrenzung vorgesehen ist, sodass der maximal

   erreichbare Hub unabhängig von der Art des Antriebs ist, und dass

   die Hubbegrenzung bevorzugt durch eine mechanische Wegbegrenzung

   erfolgt, und diese vorzugsweise durch ein Hüllrohr (21) und einen

   Anschlag an dem Aktuator (23)

   realisiert ist.

   Aktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet,

   dass der elektrische Antrieb

   pyrotechnischen Antriebs (13)

   (21)

   durch Auslösung des

   zurückdrückbar ist.