EP1469205A2 - Kraftelement - Google Patents

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EP1469205A2
EP1469205A2 EP04008316A EP04008316A EP1469205A2 EP 1469205 A2 EP1469205 A2 EP 1469205A2 EP 04008316 A EP04008316 A EP 04008316A EP 04008316 A EP04008316 A EP 04008316A EP 1469205 A2 EP1469205 A2 EP 1469205A2
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EP
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piston
cylinder sleeve
force element
element according
housing
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Uwe Brede
Anton Bretfeld
Josef Storath
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Delphi Technologies Inc
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Dynamit Nobel AiIS Automotive Ignition Systems GmbH
Delphi Technologies Inc
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    • 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 a force element with a housing in which a gas-generating Drive element and a piston with one arranged on the piston (2a) Tappets are arranged, wherein the piston from the drive gases generated Drive elements can be accelerated out of the housing in the direction of extension of the tappet is.
  • Such force elements are used for mechanical control processes in To set gear, to trigger or to operate directly.
  • DE 2 747 977 A1 is described after ignition of a pyrotechnic charge of an ignition element in a housing moves a piston on which a plunger is arranged, the then the plunger moves out of the housing and thus a mechanical movement can initiate by exercising strength.
  • Force elements of this are complex and costly. Especially the use in the automotive security area requires solutions with high technical performance at low Price.
  • the invention is based on the object, a force element according to the preamble of claim 1 to improve so that its manufacture is simplified and thereby is cheaper.
  • This object is achieved in that one in their housing End faces open cylinder sleeve is arranged, the Drive element is inserted and arranged on its second end face of the plunger is.
  • the piston has a larger diameter than the plunger and both are connected to each other via an annular shoulder.
  • the cylinder sleeve is on here adapted and has a larger diameter in the area of the piston than in Area of the plunger.
  • the transition from the cylinder sleeve to the larger one is used to the smaller diameter when the ram is extended as a stop for the annular shoulder of the piston.
  • This step or transition of the cylinder sleeve from the larger to the smaller Diameter is due to compression and / or folding of the cylinder sleeve or its Wall made.
  • the cylinder sleeve is preferably made of a metal.
  • the piston is on the drive element a semicircular bulge, preferably at the opposite end.
  • the wall of the cylinder sleeve is advantageously on the end faces of the cylinder sleeve bent outwards so that the cylinder sleeve better in the surrounding housing is anchored.
  • the plunger is preferably on its side facing away from the piston End tapered so that when it is driven into an interference fit with the cylinder sleeve transforms.
  • the housing is made of plastic.
  • a method for producing a force element according to the invention is distinguished characterized in that the cylinder sleeve, the drive element and the piston with the Tappets manufactured individually and then assembled as a kit and finally surrounded by the plastic housing.
  • This modular system has the advantage that the actual Functional unit consisting of drive element 1, plunger 2 with piston 2a and cylinder sleeve 3 without restriction with an external shape of the housing for the can be adapted to a wide variety of installation conditions.
  • Figure 2 shows various Embodiments of the outer adaptation geometry with the most varied Housing 5.
  • a technical overload situation occurs on an electrical device or if a crash situation occurs in the vehicle, an electrical system is activated via a sensor system Trigger current pulse is given to the connector pins 6 of the drive element 1.
  • Trigger current pulse is given to the connector pins 6 of the drive element 1.
  • the pyrotechnic drive charge in the drive element 1 ignited, which creates a driving pressure in the area of the piston 2a, which drives the plunger 2 via the piston 2a.
  • the one through the transition of the piston 2a to the plunger 2 formed annular shoulder 7 in its end position on the Strike cylinder sleeve 3 and slow it down.
  • the plunger 2 can also be slightly tapered so that when expelled by the taper passes into a press fit with the cylinder sleeve 3.
  • This taper can also be controlled braking enable.
  • the reference numeral 8 is a connector receptacle with a locking shape referred to, via which the plug to the pins 6 of the drive element 1st is attachable.
  • the cylinder sleeve 3 is open at its end faces, with one end face the drive element 1 is inserted and on the other end of the Ram 2 is arranged or protrudes.
  • the plunger 2 faces the drive element 1 pointing side a piston 2a, which has a larger diameter as the plunger 2 and connected to it via an annular shoulder 7 is.
  • the cylinder sleeve 3, which is in the region of the piston 2a and of the drive element 1 has a larger diameter than that of the drive element 1 opposite end of the cylinder sleeve 3.
  • the transition 10 of the Cylinder sleeve 3 from the larger to the smaller diameter is used in the extended State of the plunger 2 as a stop 11 for the piston 2a.
  • On the drive element 1 facing end of the piston 2a is a semicircular in the piston 2a Bulge 9 introduced.
  • Figure 2 shows different housing 5 of the force element, namely as in section quarter circular, triangular with z.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kraftelement nach einem Gehäuse (5), in dem ein gaserzeugendes Antriebselement (1) und ein Kolben (2a) mit einem auf dem Kolben (2a) angeordneten Stößel (2) angeordnet sind, wobei der Kolben (2a) von den erzeugten Antriebsgasen des Antriebselementes (1) in Austrittsrichtung des Stößels (2) aus dem Gehäuse (5) beschleunigbar ist. Zur Vereinfachung der Herstellung des Kraftelements wird vorgeschlagen, dass im Gehäuse (5) eine an ihren Stirnseiten offene Zylinderhülse (3) angeordnet ist, wobei an ihrer ersten Stirnseite das Antriebselement (1) eingeschoben ist und an ihrer zweiten Stirnseite der Stößel (2) angeordnet ist. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftelement mit einem Gehäuse, in dem ein gaserzeugendes Antriebselement und ein Kolben mit einem auf dem Kolben (2a) angeordneten Stößel angeordnet sind, wobei der Kolben von den erzeugten Antriebsgasen des Antriebselements in Austnttsrichtung des Stößels aus dem Gehäuse beschleunigbar ist.
Weiterhin ist noch ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Kraftelements beschrieben.
Derartige Kraftelemente werden eingesetzt um mechanische Steuerungsvorgänge in Gang zu setzen, auszulösen oder direkt zu betätigen. Wie in der DE 2 747 977 A1 beschrieben, wird nach Zündung einer pyrotechnischen Ladung eines Anzündelements in einem Gehäuse ein Kolben, auf dem ein Stößel angeordnet ist, bewegt, der dann aus dem Gehäuse den Stößel ausfährt und damit einen mechanischen Bewegungsvorgang durch Ausübung von Kraft einleiten kann. Kraftelemente dieser Bauform sind jedoch aufwendig und kostspielig. Speziell der Einsatz im Automobilsicherheitsbereich erfordert Lösungen mit hoher technischer Performance bei niedrigem Preis.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Kraftelement nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 so zu verbessern, dass seine Herstellung vereinfacht und dadurch preiswerter ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst dass im Gehäuse eine an ihren Stirnseiten offene Zylinderhülse angeordnet ist, wobei an ihrer ersten Stirnseite das Antriebselement eingeschoben ist und an ihrer zweiten Stirnseite der Stößel angeordnet ist.
Der Kolben weist einen größeren Durchmesser als der Stößel auf und beide sind über einen ringförmigen Absatz miteinander verbunden. Die Zylinderhülse ist hieran angepasst und weist im Bereich des Kolbens einen größeren Durchmesser als im Bereich des Stößels auf.
In vorteilhafter Ausführungsform dient der Übergang der Zylinderhülse vom größeren auf den kleineren Durchmesser im ausgefahrenen Zustand des Stößels als Anschlag für den ringförmigen Absatz des Kolbens.
Dieser Absatz bzw. Übergang der Zylinderhülse vom größeren auf den kleineren Durchmesser ist durch Stauchen und/oder Falten der Zylinderhülse bzw. deren Wand hergestellt.
Bevorzugt ist die Zylinderhülse aus einem Metall hergestellt.
Zum besseren Druckaufbau der Antriebsgase ist im Kolben am zum Antriebselement gewandten Ende eine vorzugsweise halbkreisförmige Ausbuchtung eingebracht.
An den Stirnseiten der Zylinderhülse ist die Wand der Zylinderhülse vorteilhafterweise nach außen umgebogen, so dass die Zylinderhülse besser im umgebenden Gehäuse verankert ist.
In bevorzugter Ausführungsform ist auf dem Außenumfang des Kolbens ein Dichtungsring eingelassen.
Damit der Stößel nach der Zündung des Antriebselements in seiner ausgetriebenen Stellung verankert ist, ist bevorzugt der Stößel an seinem dem Kolben abgewandten Ende konisch ausgebildet, so dass er beim Austreiben in einen Presssitz mit der Zylinderhülse übergeht.
In bevorzugter Ausführungsform besteht das Gehäuse aus Kunststoff.
Ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Kraftelements zeichnet sich dadurch aus, dass die Zylinderhülse, das Antriebselement und der Kolben mit dem Stößel einzeln gefertigt und anschließend als Bausatz geschlossen montiert werden und zuletzt vom Gehäuse aus Kunststoff umgeben wird.
Nachfolgend wird die Erfindung an Hand von Figuren genauer erläutert.
In vorteilhafter Weise lassen sich mechanische Steuerungsprobleme als modulares, den verschiedensten Aufgabenstellungen anpaßbares System lösen. Dazu werden die drei Funktionselemente des erfindungsgemäßen Kraftelements wie pyrotechnisches Antriebselement 1 (siehe Figur 1), Stößel 2 mit integriertem Kolben 2a und Dichtring 4 sowie die Zylinderhülse 3 einzeln gefertigt und dann als Bausatz geschlossen montiert und nach unterschiedlichsten kundenspezifischen Einbauverhältnissen mit einem Kunststoffgehäuse 5 (siehe auch Fig. 2) umgeben.
Dieses erfindungsgemäße modulare System hat den Vorteil, dass die eigentliche Funktionseinheit bestehend aus Antriebselement 1, Stößel 2 mit Kolben 2a und Zylinderhülse 3 uneingeschränkt mit einer äußeren Formgebung des Gehäuses für die verschiedensten Einbaubedingungen angepaßt werden kann. Figur 2 zeigt verschiedene Ausführungsformen der äußeren Adaptionsgeometrie mit den unterschiedlichsten Gehäusen 5.
Funktion:
Tritt zum Beispiel an einer elektrischen Einrichtung eine technische Überlastsituation oder im Fahrzeug eine Crashsituation auf, so wird über eine Sensorik ein elektrischer Auslöse- Stromimpuls auf die Anschlußsteckerpins 6 des Antriebselements 1 gegeben. Mit diesem Stromstoß wird die pyrotechnische Antriebsladung im Antriebselement 1 gezündet, wodurch ein Antriebsdruck im Bereich des Kolbens 2a entsteht, der den Stößel 2 über den Kolben 2a austreibt. Der durch den Übergang des Kolbens 2a zum Stößel 2 gebildete ringförmige Absatz 7 kann in seiner Endlage an die Zylinderhülse 3 anschlagen und damit abgebremst werden. Der Stößel 2 kann jedoch auch leicht konisch ausgebildet sein, so dass er beim Austreiben durch die Konizität in einen Preßsitz mit der Zylinderhülse 3 übergeht. Damit wäre der Stößel 2 sehr fest in der Endlage fixiert. Ebenfalls kann diese Konizität ein gesteuertes Abbremsen ermöglichen. Mit dem Bezugszeichen 8 ist eine Steckeraufnahme mit Verrastungsform bezeichnet, über die der Stecker an die Pins 6 des Antriebselements 1 befestigbar ist.
Die Zylinderhülse 3 ist an ihren Stirnseiten offen ausgebildet, wobei auf einer Stirnseite das Antriebselement 1 eingeschoben ist und auf der anderen Stirnseite der Stößel 2 angeordnet ist oder herausragt. Der Stößel 2 weist an der zum Antriebselement 1 zeigenden Seite einen Kolben 2a auf, der einen größeren Durchmesser als der Stößel 2 aufweist und mit diesem über einen ringförmigen Absatz 7 verbunden ist. Hieran angepasst ist die Zylinderhülse 3, die im Bereich des Kolbens 2a und des Antriebselements 1 einen größeren Durchmesser als an dem dem Antriebselement 1 entgegengesetzten Ende der Zylinderhülse 3 aufweist. Der Übergang 10 der Zylinderhülse 3 vom größeren auf den kleineren Durchmesser dient im ausgefahrenen Zustand des Stößels 2 als Anschlag 11 für den Kolben 2a. An dem zum Antriebselement 1 gewandten Ende des Kolbens 2a ist im Kolben 2a eine halbkreisförmige Ausbuchtung 9 eingebracht.
Figur 2 zeigt verschiedene Gehäuse 5 des Kraftelements, nämlich als im Schnitt viertelkreisförmig, dreieckig mit z. B. einer Schwalbenschwanznut 12 zur Befestigung, rund oder rechteckig.

Claims (11)

  1. Kraftelement mit einem Gehäuse (5), in dem ein gaserzeugendes Antriebselement (1) und ein Kolben (2a) mit einem auf dem Kolben (2a) angeordneten Stößel (2) angeordnet sind, wobei der Kolben (2a) von den erzeugten Antriebsgasen des Antriebselementes (1) in Austrittsrichtung des Stößels (2) aus dem Gehäuse (5) beschleunigbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass im Gehäuse (5) eine an ihren Stirnseiten offene Zylinderhülse (3) angeordnet ist, wobei an ihrer ersten Stirnseite das Antriebselement (1) eingeschoben ist und an ihrer zweiten Stirnseite der Stößel (2) angeordnet ist.
  2. Kraftelement, wobei der Kolben (2a) einen größeren Durchmesser als der Stößel (2) aufweist und beide über einen ringförmigen Absatz (7) miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinderhülse (3) im Bereich des Kolbens (2a) einen größeren Durchmesser als im Bereich des Stößels (2) aufweist.
  3. Kraftelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergang (10) der Zylinderhülse (3) vom größeren auf den kleineren Durchmesser im ausgefahrenen Zustand des Stößels (2) als Anschlag (11) für den ringförmigen Absatz (7) des Kolbens (2a) dient.
  4. Kraftelement nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergang (10) der Zylinderhülse (3) vom größeren auf den kleineren Durchmesser durch Stauchen und/oder Falten der Zylinderhülse (3) hergestellt ist.
  5. Kraftelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinderhülse (3) aus einem Metall besteht.
  6. Kraftelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Kolben (2a) am zum Antriebselement (1) gewandten Ende eine vorzugsweise halbkreisförmige Ausbuchtung (9) eingebracht ist.
  7. Kraftelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass an den Stirnseiten die Wand der Zylinderhülse (3) rechtwinklig nach außen umgebogen ist.
  8. Kraftelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Außenumfang des Kolbens (2a) ein Dichtungsring (4) eingelassen ist.
  9. Kraftelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Stößel (2) an seinem dem Kolben (2a) abgewandten Ende konisch ausgebildet ist.
  10. Kraftelement nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (5) aus Kunststoff besteht.
  11. Verfahren zur Herstellung eines Kraftelements nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinderhülse (3), das Antriebselement (1) und der Kolben (2a) mit dem Stößel (2) einzeln gefertigt und anschließend als Bausatz geschlossen montiert werden und zuletzt vom Gehäuse (5) aus Kunststoff umgeben wird.
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