WO2013178351A2 - Aktuator und fahrzeugschutzsystem - Google Patents

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WO2013178351A2
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protection system
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Silvia FEIFEL
Karl-Heinz Koeppel
Senra OEZKAN
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Definitions

  • the invention relates to an actuator and a vehicle protection system with an actuator, in particular an airbag system.
  • Time is a critical factor in protecting vehicle occupants or people outside the vehicle.
  • the triggering of the protection systems such as e.g. Gas bags, belt tensioners or steering column damping must be completed within milliseconds of an accident, so that these systems can develop a sufficient protective effect.
  • Gas bags especially in vehicle safety systems that are intended to dampen a person's impact in an accident, are filled in their activation by a compressed gas source and inflated from a collapsed state.
  • the gas bag is inflated taut, so that there is a high internal pressure in its interior. In this way, the catching effect of the gas bag is given even in a large and heavy person.
  • gas bags are often provided with outlets through which gas can escape to reduce the internal pressure.
  • the object of the invention is to provide a cost-effective actuator with a particularly fast trip time.
  • an actuator in particular for a vehicle protection system, at least one temperature-shape variable shape wire made of a shape memory alloy and an elongated pyrotechnic element, which is connected to the form-variable wire, that the wire is heated in an ignition of the pyrotechnic element and undergoes a change in length.
  • the extremely rapid burning of the pyrotechnic element at a speed of up to 8000 m / s when developing a high temperature leads to a rapid heat transfer to the shape-changing wire, in particular, virtually simultaneously over the entire extent of the wire. It has been found that heating by igniting a pyrotechnic charge in the vicinity of the wire results in significantly faster heat transfer to the wire than heating by current flow.
  • an actuator according to the invention e.g. Reach trigger times of less than a millisecond.
  • the wire is preferably connected to at least one component to be moved whose displacement is e.g. operates a regulation mechanism for the internal pressure of a gas bag, releases an unlocking mechanism or causes any other desired effect.
  • the wire preferably consists of a known shape memory alloy and assumes different shapes due to a temperature-induced change in the crystal structure at different temperatures. This change in shape takes place in less than a millisecond if heat is applied accordingly. Normally, this process is reversible, but if a material-related maximum temperature is exceeded, this reversibility can be lost. However, this is not decisive for the invention since, for the operation of the actuator, in particular for a vehicle protection system, usually also a Formal change is sufficient.
  • the actuator can also be designed so that the shape change process is reversible.
  • a further heat source e.g. by an electrical current flow through the wire, so that the actuator can also be used for further, reversible expiring triggering movements.
  • the actuator may be provided a plurality of wires in the actuator, which are connected to the same or with different components to be moved and which are heated by a common pyrotechnic element. If the wire is heated simultaneously over its entire length, a particularly rapid change in shape takes place. Therefore, it is advantageous if the pyrotechnic element extends substantially over the entire length of the shape-changing wire.
  • Direct contact between the pyrotechnic element and the variable-shape wire increases heat transfer to the wire.
  • the wire is fixedly secured to the vehicle or a vehicle-fixed component at one end and to the component to be moved at the other end. This ensures a good transfer of traction.
  • the pyro-technical element is an ignition tube.
  • Ignition hoses are, for example, plastic hoses inside coated with a pyrotechnic material which burns down along the tube when ignited.
  • an ignition pulse is transmitted from one end of the ignition hose to the other, but at the same time heat is generated by the burning off of the pyrotechnic material inside the ignition hose.
  • this heat action is used to heat the wire from a shape memory alloy and thus to effect its deformation.
  • the pyrotechnic element may also comprise a fabric tube, for example, instead of a plastic tube made of solid material.
  • the fabric tube is preferably coated with pyrotechnic material. The coating is advantageously applied to the inside of the fabric tube, and the wire preferably passes through the fabric tube.
  • the pyrotechnic element may also be designed, for example, as a body which is coated with a pyrotechnic material.
  • the body may be rigid or at least partially deformable and at least partially solid.
  • variable-shape wire runs. It may be sufficient to provide only the area in the immediate vicinity of the wire with a pyrotechnic coating.
  • the pyrotechnic element is formed by a coating of pyrotechnic material applied to the wire itself.
  • the shape-changing wire can extend stretched on the pyrotechnic element.
  • the shape-variable wire at least partially curved, in particular helical or zigzag, run.
  • the thermal insulation may for example consist of a layer of an insulating material such as an airgel layer.
  • the use of an airgel has the advantage that the material is very light and has a fire-retardant effect.
  • the wire preferably deforms upon heating so that it exerts a tensile force on the component to be moved.
  • the wire can shorten or curve in sections, so that the distance between the vehicle-fixed end of the wire and the attachment of the wire to the regulating mechanism is reduced.
  • the wire may protrude beyond the activation of the gas bag system by a predetermined length beyond an end of the pyrotechnic element.
  • This predetermined length corresponds, for example, to the shortening that the wire undergoes by heating, or the pulling path that the wire can apply.
  • the change in shape could of course also be designed so that the wire stretches and exerts a pushing force on the element to be moved.
  • a linear or rotary cascading arrangement of a plurality of sliders connected with form-variable wires can be used.
  • a plurality of linearly or rotationally or slidably disposed along a circular arc slide are provided, which are accommodated in particular in a housing, wherein adjacent slides are each connected by at least one variable-shape wire.
  • Such cascading causes the displacement of the individual shape-changing wires to add up.
  • the actuator preferably generates a thrust transmitted via the last slider of the cascade.
  • variable-shape wires As a source of heat comes here in addition to a pyrotechnic heating and an electrical heating of the variable-shape wires in question. These are preferably connected in series through the current or heated by an external electric heater.
  • the total force generated can be increased in a simple manner by a parallel arrangement of several of these actuators.
  • a combination with other translations e.g. Lever arms, eccentrics or a gear is possible to produce a greater distance or force.
  • the object of the invention is also to provide an airbag system in which the internal pressure of the airbag influences easily, reliably and cost-effectively and in particular a regulating mechanism can be actuated in a simple manner.
  • an airbag system is provided with an airbag having a regulating mechanism for the airbag internal pressure, wherein the wire of the actuator is connected to the regulating mechanism that a change in shape of the wire exerts a force on the regulating mechanism, which in turn results in a change in the gas bag internal pressure Has.
  • the regulating mechanism can be configured as desired and can serve, for example, for opening or closing outflow openings or for releasing further partial volumes of the gas bag.
  • the regulating mechanism is a venting mechanism
  • the gas bag has at least one outflow opening which is to be opened and / or closed by the venting mechanism.
  • the wire is preferably connected to the venting mechanism such that a change in the shape of the wire exerts a force on the venting mechanism. exerts chanism that leads to opening and / or closing the outflow opening.
  • the venting mechanism may have a closing element fastened to the gas bag, on which the wire of the actuator engages.
  • This closure element is e.g. above an exhaust port and is removed by the movement of the wire from the discharge port or via the discharge port, so that the discharge port is opened or closed by the force of the wire.
  • the closure element is fixed via at least one tear seam above the outflow opening, and the tensile force of the wire of the actuator releases the closure element from the outflow opening, so that the initially closed outflow opening is opened.
  • no tensile force acts on the closure element.
  • the closure element is released by the attacking tensile force from the gas bag.
  • the closure element is lifted from the outflow opening in the first state in the first shape state of the wire of the actuator, so that gas can escape from the outflow opening and the gas bag, and closes the outflow opening in the second state in the second state of the wire.
  • the first state is also advantageous here before the activation of the actuator and the regulating mechanism, and in its first shape state, the wire of the actuator is advantageously elongated long.
  • the second state is preferably the state after the activation of the actuator and the regulating mechanism, wherein the second shape state of the wire may be a shortened shape and a partially curved shape, respectively.
  • the edge of the discharge opening is connected to the wire of the actuator such that a tensile force exerted by the wire reduces the area of the discharge opening.
  • the edge of the outflow opening can be connected at several points by means of bands or thread loops with the wire end, so that a train perpendicular to the gas bag wall the edge of the outflow funnel contracts and thus closes.
  • Another possibility is to lay a thread loop along the edge of the outflow opening, which is arranged movably with respect to the airbag fabric, so that when pulling on the thread, the loop is pulled through the wire and the outflow opening is closed.
  • the ventilation mechanism has a plurality of special threads in the gas bag wall, which are designed such that they can be removed from the gas bag wall during a tensile load, wherein the threads are connected to the wire of the actuator.
  • the threads may be interwoven with the warp threads and hold the warp threads closer together than the actual weave structure would dictate in that portion of the airbag fabric.
  • the special threads are removed by the tension applied by the wire, the spacing of the warp threads in this area widens and the fabric becomes more permeable to gas. This creates an outflow opening. It could also be a part of the warp threads pulled out on itself, this also leads to an increased gas permeability of the fabric in a certain area, which then forms the discharge opening.
  • the gas bag comprises a partial volume that is fluidly partitioned from the remainder of the gas bag prior to activation of the actuator and the regulating mechanism, and the regulating mechanism is a venting mechanism connected to the wire such that upon activation of the gas bag Gas bag system gas flows into the divided sub-volume.
  • the partial volume is initially divided by a tear seam, wherein the wire of the actuator exerts tension on the tear seam and, when the tear seam is torn open, the gas flows into the partial volume. On the one hand, this increases the volume and thus the catch area of the gas bag, and on the other hand reduces the internal pressure in the gas bag, since the gas contained in the gas bag is distributed over a larger volume.
  • an actuator in a vehicle protection system is connected to an unlocking mechanism, which is designed so that it releases a loaded component upon activation of the actuator.
  • This loaded component may change its position after release, which may be e.g. previously fixed relative to each other vehicle parts can be moved against each other, about to reduce accident forces.
  • FIG. 1 shows a schematic view of an actuator according to the invention according to a first embodiment, comprising a pyrotechnic element in the form of a priming tube and a shape memory alloy wire guided therein, e.g. for use in a vehicle protection system according to the invention;
  • FIG. 2 is a schematic sectional view through the actuator of Figure 1 prior to the ignition of the ignition tube;
  • FIG. 3 shows the assembly from FIG. 2 after ignition of the ignition tube
  • FIG. 4 shows a schematic view of an actuator according to the invention in accordance with a second embodiment, comprising a pyrotechnic element in FIG
  • FIG. 5 shows a schematic view of an actuator according to the invention in accordance with a third embodiment of a pyrotechnic element in the form of a coated and thermally insulated fabric hose and several in FIG this guided wires of a shape memory alloy, eg for use in a vehicle protection system according to the invention;
  • Figure 6 is a schematic view of an actuator according to the invention according to a fourth embodiment, of a pyrotechnic element in the form of a coating of a pyrotechnic material applied to a shape memory alloy wire, e.g. for use in a vehicle protection system according to the invention;
  • FIG. 7 shows a schematic view of an actuator according to the invention according to a fifth embodiment, comprising a pyrotechnic element in the form of a body provided with a coating of a pyrotechnic material and a shape memory alloy wire guided on its outside, e.g. for use in a vehicle protection system according to the invention;
  • Figure 8 the pyrotechnic element of Figure 7
  • Figure 9 is a schematic view of a pyrotechnic element in the form of a body having a groove in which a wire of a shape memory alloy can be guided;
  • Figure 10 is a schematic view of an actuator according to the invention, according to a sixth embodiment, of a pyrotechnic element in tubular form, in the interior of which a helical wire made of a shape memory alloy is guided, e.g. for use in a vehicle protection system according to the invention;
  • FIG. 11 is a schematic view of an actuator according to the invention according to a seventh embodiment, comprising a tube-shaped pyrotechnic element inside which a wire of a shape-memory alloy having a zigzag shape is guided, e.g. for use in a vehicle protection system according to the invention;
  • FIG. 12 is a schematic representation of a vehicle protection system according to the invention in the form of an airbag system according to a first embodiment form with a regulating mechanism;
  • FIG. 13 schematically shows a variant of the regulating mechanism shown in FIG. 12;
  • FIG. 14 schematically shows a further regulation mechanism for an airbag system according to the invention
  • FIG. 15 shows a schematic sectional view of a gas bag system according to the invention according to a second embodiment before activation of the regulating mechanism
  • FIG. 16 shows the gas bag system from FIG. 12 after activation of the regulating mechanism
  • FIG. 17 shows a schematic sectional view of a gas bag system according to the invention according to a third embodiment before the activation of the regulating mechanism
  • FIG. 18 shows the gas bag system from FIG. 14 after activation of the regulating mechanism
  • FIG. 19 shows a schematic detail from FIG. 14, which shows the outflow opening of the gas bag
  • FIG. 20 shows an inventive gas bag system in a schematic view according to a fourth embodiment
  • FIG. 21 shows a schematic sectional view of the gas bag system from FIG. 12 before the activation of the regulating mechanism
  • FIG. 22 shows the gas bag system from FIG. 18 after the activation of the regulating mechanism
  • FIG. 23 shows a gas bag system according to the invention in a schematic sectional view according to a fifth embodiment before the activation of the regulating mechanism
  • FIG. 24 shows the gas bag system from FIG. 20 after the activation of the regulating mechanism
  • FIG. 25 shows a schematic view of an unlocking mechanism with an actuator according to the invention for a vehicle protection system according to the invention in the locked state
  • FIG. 26 shows the unlocking mechanism from FIG. 25 in the unlocked state
  • FIGS. 27 and 28 are schematic sectional views of an actuator according to a further embodiment before and after activation
  • FIGS. 29 and 30 are schematic views of an actuator according to the invention according to a further embodiment before and after activation.
  • FIGS. 31 and 32 show a schematic view of an actuator according to the invention according to a further embodiment before and after the activation.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of an actuator 10 with a pyrotechnic element 12 and a wire 14 of a shape memory alloy.
  • the pyrotechnic element 12 is here a conventional ignition tube.
  • the wire 14 extends longitudinally through the hollow interior of the ignition tube.
  • a known alloy may be used, for example, nickel-titanium or nickel-titanium-copper.
  • the wire 14 has a thin elongated shape in its first, cold state prior to the ignition of the pyrotechnic element 12.
  • the wire 14 extends completely through the interior of the ignition tube and is fixedly attached at its one end to a mounting plate 16 of the actuator 10.
  • the pyrotechnic element 12 so the ignition tube is attached at its one end to the mounting plate 16.
  • an electric lighter 18 is arranged, which is in contact with a pyrotechnic material 20, which as continuous coating is applied to the inside of the ignition tube and ignites this material 20 when power is applied.
  • the lighter 18 is in contact with a control unit (not shown) and can thus be addressed as a function of the situation, for example, depending on the size and position of the person to be picked up.
  • the mounting plate 16 is fixed vehicle-mounted in the installed state and remains this during the entire activation of the actuator or the vehicle sch utzsy system s.
  • the wire 14 is connected to a regulating mechanism 22, with one end 24 of the wire 14 engaging the regulating mechanism 22 so that the wire 14 can exert a pulling force F on the regulating mechanism 22 (shown schematically in FIGS. 2 and 3).
  • the regulating mechanism end 24 of the wire 14 projects out of the priming tube for a predetermined length (see FIG. 2).
  • the second state of the wire 14, which this occupies when heated, is selected so that the wire 14 undergoes a total shortening AL and thickening and / or a partial curvature (not shown).
  • This change in shape occurs either over the entire length of the wire 14 or in a region in which the wire 14 extends within the ignition tube.
  • the predetermined length that the wire 14 extends beyond the priming tube decreases by the length AL to the length L 2 , which is significantly shorter than the length Li, for example by up to 10 cm.
  • the heat energy necessary for heating the wire 14 is applied by the pyrotechnic material 20 in the interior of the ignition tube when it is ignited (see FIG. 3). As the wire 14 passes through the interior of the priming tube, the wire 14 is heated rapidly and evenly throughout its length as the pyrotechnic material 20 burns, so that the change in shape of the wire 14 occurs rapidly and evenly.
  • identical or very similar components are designated in all embodiments with the same reference numerals.
  • the pyrotechnic element 12 is formed from a fabric by a tube 26 coated on the inside with the pyrotechnic material 20.
  • the deformable wire 14 extends through the interior of the fabric tube 26.
  • the use and activation and heating of the wire 14 is as in the embodiment just described.
  • Figure 5 shows an embodiment in which the pyrotechnic element 12 comprises a tube 26 made of a plastic or a fabric, the inside of which is covered with a heat insulation 28, for example a coating of an airgel, which reduces heat emission to the outside.
  • a heat insulation 28 for example a coating of an airgel, which reduces heat emission to the outside.
  • the pyrotechnic material 20 is provided.
  • several shape-variable wires 14 here there are, for example, five wires, but it could also be provided only a wire). All wires 14 are fixed to the vehicle-fixed mounting plate 16, respectively. The free ends 24 of the wires 14 may lead to the same or different regulation mechanisms 22.
  • the pyrotechnic material 20 in the form of a coating is applied directly to the outer surface of the shape-changing wire 14. In this case, the entire wire 14 is enveloped by the pyrotechnic material 20.
  • the pyrotechnic element 12 is realized here by the coating of pyrotechnic material 20.
  • FIG. 6 shows an enlarged section of the wire 14 with the coating of pyrotechnic material 20.
  • the pyrotechnic element 12 consists of a rigid body 30, here in the form of an elongate, round rod, which is in the form of a pyrotechnic material 20 the entire circumference of the body 30 coating coating is provided.
  • variable-shape wire 14 is here wound helically around the pyrotechnic element 12 around.
  • the wire 14 is shown at a distance from the outer surface of the pyrotechnic element 12, but it can also rest directly on its surface in order to increase the heat transfer.
  • the body 30 is shown running straight in this example, but may be any shape.
  • FIG. 9 shows a variant of a body 30, along the outer surface of which extends an elongated groove 32 which is designed to receive the shape-changing wire 14.
  • the body 30 is provided either wholly or only in the region of the groove 32 with the pyrotechnic material 20 (not shown here).
  • the wire 14 does not stretch longitudinally through the pyrotechnic element 12, but curved or zigzag-shaped in order to increase its effective length and thus the effective shortening length ⁇ 1_.
  • the wire is helically wound over a substantial part of its length, the helix extending through the interior of the tubular pyrotechnic element 12.
  • the wire is bent in a zig-zag shape. It also passes through the tubular pyrotechnic element 12.
  • the pyrotechnic material 20 extends substantially continuously along the pyrotechnic element 12 so that the entire pyrotechnic material 20 burns off when ignited at one end of the pyrotechnic element 12.
  • FIG. 12 shows a vehicle protection system according to a first embodiment, here in the form of an airbag system 100, with an airbag 130 which has an outflow opening 132 in one wall.
  • a regulating mechanism 122 which is designed here as a venting mechanism, is fastened to the gas bag wall in the region of the outflow opening 132.
  • the outflow opening 132 is covered by a closing element 134 before the activation of the regulating mechanism 122 and is substantially gas-tight.
  • a prefabricated actuator 10 extends from a (not shown) vehicle-fixed attachment point, for example, on the vehicle side Befes- tion of a gas generator that supplies the filling gas required for filling the gas bag, through the interior of the airbag 130 to the regulating mechanism 122.
  • the actuator 10 is arranged so that the regulating mechanism-side end 24 of the wire 14 on the closure element 134 engages.
  • An arbitrary actuator 10, in particular one of the actuators 10 just described, can be used for all embodiments of the vehicle protection system.
  • FIG. 13 shows a variant of the regulating mechanism 122 ', in which the closure element 134 in the form of a flap is fastened to the wall of the gas bag 130 by means of a tear seam 136.
  • the outflow opening 132 is formed by a slot in the gas bag wall.
  • a tear seam 136 initially connects the edges of the outflow opening 132 and closes it.
  • the end 24 of the wire 14 engages perpendicular to the course of the tear seam 136 at this and pulls the thread of the tear seam 136 out when the wire 14 is deformed, so that the outflow opening 132 is opened.
  • FIGS. 15 and 16 show a second embodiment of a gas bag system 200.
  • the regulation mechanism 222 comprises a substantially rigid plate-shaped closure element 234 arranged in the area of the outflow opening 232.
  • the closure element 234 On the closure element 234, the end 24 of the wire 14 of the actuator 10 protruding from the pyrotechnic element 12 is fastened centrally in such a way that, prior to activation the regulating mechanism 222, the outflow opening 232 is opened.
  • the closure element 234 is held by the wire 14 at a distance from the gas bag wall of the gas bag 130, so that gas can flow out of the gas bag 130 (see arrow in FIG. 15).
  • the closure element 234 Upon activation of the regulation mechanism 222 by ignition of the pyrotechnic element 12, the closure element 234 is attracted by the pulling force on the end 24 of the wire 14 to the wall of the airbag 130 so that it closes the outflow opening 232 when the deformation of the wire 14 is completed.
  • FIGS. 17 to 19 show a third embodiment of an airbag system 300.
  • a plurality of thread loops 340 are arranged (in this case, four, see FIG. 19), which are all connected to the end 24 of the wire 14, which is placed approximately centrally below the outflow opening 132 in the gas bag 130.
  • the thread loops 340 lie substantially in the plane of the wall of the gas bag 130, so that the area of the outflow opening 332 is maximum. Gas may escape from the gas bag 130, as indicated by the arrow in FIG.
  • the regulating mechanism 322 Upon activation of the regulating mechanism 322, again designed as a venting mechanism, the force exerted by the deformation of the wire 14 pulls the end 24 of the wire 14 back towards the pyrotechnic element 12, so that the predetermined free length U of the wire 14 reduced. As a result of this pulling movement, the thread loops 340 are drawn toward the pyrotechnic element 12 in the direction of the inside of the gas bag.
  • the edge 338 of the outflow opening 332 is pulled in a funnel shape inwardly, whereby the free surface of the outflow opening 332 is reduced and it can come to a closure of the outflow opening 332 substantially.
  • the outflow of gas is reduced or prevented, so that the internal pressure of the gas bag remains higher than when the outflow opening 332 is open.
  • the actuator 10 and in particular the pyrotechnic element 12 extends inside the airbag 130.
  • FIGS. 20 to 24 show a fourth embodiment 400 of a gas bag system.
  • FIGS. 21 and 22 the wall of the gas bag 130 is shown greatly enlarged, so that the warp threads 442 of the airbag fabric can be seen.
  • a plurality of threads 444 are interwoven with the warp threads 442 in such a way that they hold them together closely and substantially gastight.
  • the threads 444 are formed and arranged so that they can be pulled out of the fabric of the gas bag 130. This is done by the pulling force of the wire 14 on the end 24 of the wire 14, which is connected to the threads 444.
  • FIG. 22 shows the final state in which, after removal of the threads 444, the fabric structure is loosened up by an increased spacing of the warp threads 442, so that the airbag fabric has become considerably more gas-permeable at this point. In this way, an outflow opening 432 or an outflow region is formed, through which gas can escape from the gas bag 130.
  • the regulation mechanism 522 is designed as a ventilation mechanism.
  • a section 546 of the wall of the gas bag 130 is partitioned off from the remaining gas bag 130 with a tear seam 548 prior to the activation of the regulation mechanism 522, so that a divided, initially unfilled partial volume 550 is created.
  • the actuator 10 is arranged in or on the gas bag 130 such that the end 24 of the wire 14 is connected to the tear seam 548 via a thread 552.
  • the end 24 of the wire 14 is moved in the direction of the pyrotechnic element 12, whereby the thread 552 tears the tear seam 548.
  • the separated partial volume 550 is filled with gas from the interior of the gas bag 130 via the resulting flow connection. By increasing the total volume, the internal pressure in the gas bag 130 decreases accordingly.
  • the separated partial volume 550 can, as shown here, be arranged on the surface of the gas bag 130, but could also represent an end region of the gas bag 130.
  • the thread 552 is separated from the gas bag 130 in this case, so that in this case also the connection between the actuator 10 and the wall of the gas bag 130 is separated.
  • the actuator 10 could also remain connected to the gas bag wall.
  • the gas bag 130 may also have a plurality of outflow openings, e.g. can be opened or closed according to the same or different variants described.
  • Figures 25 and 26 show the use of an actuator 10 in an unlocking mechanism 660, such as may be used to permit movement of previously relatively fixed vehicle parts against each other, particularly in a vehicle protection system.
  • the actuator 10 is fastened to a vehicle-fixed frame 662 and has a movable component 664, which is displaceably guided on this frame 662, here formed by a bolt.
  • the latch blocks the movement of a pivotally mounted lever 666 about its pivot axis because the head of the lever 666 bears against the latch.
  • the lever 666 in turn prevents movement of a member 668 loaded against the head of the lever 666 and connected to a vehicle part (not shown) to be moved.
  • the actuator 10 When the actuator 10 is activated, the latch is pulled away from the head of the lever 666 by the change in shape of the wire 14 (not shown), and the lever 666 is pivoted into a recess on the frame 662 by the force acting on the component 668. As a result, the component 668 is released and moved until it is stopped by a stop 670.
  • Devices that can be unlocked by such an unlocking mechanism 660 include, but are not limited to, switchable belt force limiters having different levels of force, controlling a valve in a belt tensioner to supply or discharge pressurized gas, interrupting fuel supply to an internal combustion engine in the event of an accident of additional stiffening elements in the vehicle body, eg in the door frame to allow greater protection in the event of an impact or impact absorption, e.g. allows to move the steering wheel in the direction of the steering column or an entire front of the vehicle to dampen an impact or any other quick releases in which a loaded component is released in a very short time.
  • FIGS. 27 and 28 show an actuator 10 in a further embodiment, in which an electrically ignited pyrotechnic element 12, for example a conventional gas generator, is used.
  • the gas generator is here as far as possible reduced in terms of gas evolution, but optimized in terms of its heat development, so that the shape-changing wire 14, which runs in its interior, is sufficiently heated.
  • the generated gas stream may also be used to heat more than one shape-changing wire 14 (not shown).
  • a Gurtstraff function for a buckle, an end fitting and / or a belt retractor triggered.
  • the generated gas is filtered in a filter 772 and / or partially or completely absorbed, so that gas and heat substantially not reach the environment.
  • Figures 29 and 30 show an actuator 10 with a plurality of slides 874, which are arranged side by side and linearly displaceable in a housing 876 received and guided.
  • four slides 874 are provided, which all have a straight outer contour.
  • Adjacent pushers 874 are each connected by one or more deformable wires 14, the wire 14 each extending from attachment in the region of the upper end of a pusher 874 to attachment in the region of the lower end of adjacent pusher 874.
  • the first variable-shape wire 14 of the cascade is anchored to a housing-fixed element 878.
  • the heating of the wires 14 takes place here via an electrical current flow.
  • a power supply 880 is connected to the wire fixed to the housing-fixed member 878. From there, the current flows linearly across the wires 14 and the intermediate slides 874, which are of course electrically isolated from each other.
  • the circuit is closed by the end of the last wire 14 of the row.
  • the deformable wires 14 contract due to heating.
  • Each wire 14 lifts the slider 874, at the lower end of which it is fastened. a predetermined one Piece on.
  • the adjacent slides 874 lead each other.
  • the total motion adds so that the last slider 874 of the cascade is raised by a distance DL equal to the stroke of each individual slider 874 multiplied by the number of slides 874.
  • a plurality of actuators are connected in parallel to produce a total of a higher force.
  • a rotational movement is generated with the system of cascading described above.
  • the sliders 874 (three sliders 874 are provided in this example) are not linearly displaceable but slidably disposed along a circular arc so that the movement of the individual sliders 874 adds to a shift DL of the last slider 874 of the cascade along a circular arc.
  • the circular movement results here from a curved outer contour of the individual slides 874. All actuators described can of course also be used in other technical areas outside of a vehicle protection system.

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Abstract

Ein Aktuator, insbesondere für ein Fahrzeugschutzsystem, hat wenigstens einen temperaturbedingt formveränderlichen Draht (14) aus einer Formgedächtnislegierung und ein langgestrecktes pyrotechnisches Element (12), das so mit dem formveränderlichen Draht (14) verbunden ist, dass der Draht (14) bei einer Zündung des pyrotechnischen Elements (12) erhitzt wird und eine Längenänderung erfährt. Das Fahrzeugschutzsystem ist beispielsweise ein Gassacksystem mit einem Gassack und einem Regulierungsmechanismus für den Gassackinnendruck, wobei der Draht (14) des Aktuators (10) so mit dem Regulierungsmechanismus verbunden ist, dass eine Formänderung des Drahtes (14) eine Kraft auf den Regulierungsmechanismus ausübt.

Description

Aktuator und Fahrzeugschutzsystem
Die Erfindung betrifft einen Aktuator und ein Fahrzeugschutzsystem mit einem Aktuator, insbesondere ein Gassacksystem.
Beim Schutz von Fahrzeuginsassen oder Personen außerhalb des Fahrzeugs ist Zeit ein kritischer Faktor. Das Auslösen der Schutzsysteme wie z.B. Gassäcken, Gurtstraffern oder einer Lenksäulendämpfung muss bereits Millisekunden nach einem Unfall erfolgen, damit diese Systeme eine ausreichende Schutzwirkung entfalten können.
Gassäcke, insbesondere in Fahrzeugsicherheitssystemen, die einen Aufprall einer Person bei einem Unfall dämpfen sollen, werden bei ihrer Aktivierung durch eine Druckgasquelle befüllt und aus einem zusammengelegten Zustand aufgeblasen. Um diese Formänderung in kürzester Zeit zu erreichen und um auch hohe beim Aufprall wirkende Kräfte zu berücksichtigen, wird der Gassack straff aufgeblasen, so dass in seinem Inneren ein hoher Innendruck herrscht. Auf diese Weise ist die Auffangwirkung des Gassacks auch bei einer großen und schweren Person gegeben. Bei einer leichten, zierlichen Person oder einer ungünstigen Sitzposition zum Gassack kann sich jedoch ein zu hoher Gassackinnendruck hinderlich auf die Rückhaltewirkung auswirken. Aus diesem Grund werden Gassäcke oft mit Ausströmöffnungen versehen, durch die Gas entweichen kann, um den Innendruck zu reduzieren.
Es ist auch bekannt, ein Teilvolumen des Gassacks zunächst abzuteilen und nur bei Bedarf zu befüllen, beispielsweise indem eine abtrennende Reißnaht zerstört wird. Um situationsabhängig bedarfsgerecht z.B. den optimalen Innendruck des Gassacks einzustellen, werden diverse Mechanismen eingesetzt, mit denen beispielsweise Ausströmöffnungen freigegeben oder verschlossen werden können. Lösungen zur Übertragung des Auslöseimpulses von der Steuerung zum jeweili- gen Mechanismus am Schutzsystem sind jedoch meist komplex und teuer.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen kostengünstigen Aktuator mit einer besonders schnellen Auslösezeit zu schaffen.
Erfindungsgemäß weist ein Aktuator, insbesondere für ein Fahrzeugschutzsystem, wenigstens einen temperaturbedingt formveränderlichen Draht aus einer Formgedächtnislegierung und ein langgestrecktes pyrotechnisches Element auf, das so mit dem formveränderlichen Draht verbunden ist, dass der Draht bei einer Zündung des pyrotechnischen Elements erhitzt wird und eine Längenänderung erfährt. Der extrem schnelle Abbrand des pyrotechnischen Elements mit einer Geschwindigkeit von bis zu 8000 m/s bei Entwicklung einer hohen Temperatur führt zu einem schnellen Wärmeübertrag auf den formveränderlichen Draht insbesondere praktisch gleichzeitig über die gesamte Ausdehnung des Drahtes. Es hat sich herausgestellt, dass eine Erhitzung durch Zünden einer pyrotechnischen Ladung in der Nähe des Drahtes eine deutlich schnellere Wärmeübertragung auf den Draht zu Folge hat als eine Erhitzung durch Stromdurchfluss. Mit einem er- findungsgemäßen Aktuator lassen sich z.B. Auslösezeiten von unter einer Millisekunde erreichen.
Der Draht ist vorzugsweise mit wenigstens einem zu bewegenden Bauteil verbunden, dessen Verlagerung z.B. einen Regulierungsmechanismus für den Innendruck eines Gassacks betätigt, einen Entriegelungsmechanismus freigibt oder eine beliebige andere erwünschte Wirkung hervorruft.
Der Draht besteht vorzugsweise aus einer bekannten Formgedächtnislegierung und nimmt aufgrund einer temperaturbedingten Änderung der Kristallstruktur bei verschiedenen Temperaturen unterschiedliche Formen an. Diese Formänderung geht bei entsprechender Hitzeeinwirkung in weniger als einer Millise- künde vonstatten. Normalerweise ist dieser Prozess reversibel, bei Überschreiten einer materialbedingten Maximaltemperatur kann diese Reversibilität jedoch verloren gehen. Dies ist aber für die Erfindung nicht entscheidend, da zur Bedienung des Aktuators insbesondere für ein Fahrzeugschutzsystem meist auch eine ein- malige Formänderung ausreichend ist. Der Aktuator kann aber auch so ausgelegt werden, dass der Formveränderungsprozess reversibel abläuft.
Es ist auch möglich, neben dem pyrotechnischen Element eine weitere Wärmequelle vorzusehen, z.B. durch einen elektrischen Stromfluss durch den Draht, so dass der Aktuator auch für weitere, reversibel ablaufende Auslösebewegungen eingesetzt werden kann.
Es hat sich herausgestellt, dass sowohl die Geschwindigkeit der Formänderung als auch die durch die Formänderung des Drahts aufgebrachte Kraft ohne Weiteres ausreichend ist, um Prozesse in einem Fahrzeugschutzsystem auszu- lösen, z.B. einen Regulierungsmechanismus für den Innendruck eines Gassacks zu betätigen.
Es können mehrere Drähte im Aktuator vorgesehen sein, die mit demselben oder mit unterschiedlichen zu bewegenden Bauteilen verbunden sind und die durch ein gemeinsames pyrotechnisches Element erhitzt werden. Wenn der Draht gleichzeitig auf seiner gesamten Länge erhitzt wird, erfolgt eine besonders schnelle Formänderung. Daher ist es vorteilhaft, wenn das pyrotechnische Element sich im Wesentlichen über die gesamte Länge des formveränderlichen Drahts erstreckt.
Genauso ist es zur schnellen Wärmeübertragung hilfreich, : wenn der Draht wenigstens abschnittsweise durch das pyrotechnische Element und/oder wenigstens abschnittsweise außen am pyrotechnischen Element verläuft.
Ein direkter Kontakt zwischen pyrotechnischem Element und formveränderlichem Draht erhöht die Wärmeübertragung auf den Draht. Es ist aber durchaus auch möglich, den Draht mit einem Abstand zum pyrotechnischen Element anzu- ordnen.
Vorzugsweise ist der Draht an einem Ende fest am Fahrzeug bzw. einem fahrzeugfestem Bauteil und am anderen Ende fest am zu bewegenden Bauteil befestigt. So ist auch eine gute Übertragung der Zugkraft sichergestellt.
Nach einer ersten vorteilhaften Ausführungsform eines Aktuators ist das pyro- technische Element ein Zündschlauch. Zündschläuche (im Englischen „Shock Tubes" genannt) sind beispielsweise Kunststoffschläuche, die in ihrem Inneren mit einem pyrotechnischen Material beschichtet sind, das bei seiner Zündung entlang des Schlauchs abbrennt. Dabei wird ein Zündimpuls von einem Ende des Zündschlauchs zum anderen übertragen, gleichzeitig wird aber durch den Ab- brand des pyrotechnischen Materials im Inneren des Zündschlauchs Hitze er- zeugt. Erfindungsgemäß wird diese Hitzeeinwirkung genutzt, um den Draht aus einer Formgedächtnislegierung zu erhitzen und so seine Verformung zu bewirken.
Das pyrotechnische Element kann auch einen Gewebeschlauch umfassen, beispielsweise anstelle eines Kunststoffschlauchs aus massivem Material. Der Gewebeschlauch ist vorzugsweise mit pyrotechnischem Material beschichtet. Die Beschichtung ist vorteilhaft an der Innenseite des Gewebeschlauches aufgebracht, und der Draht verläuft bevorzugt durch den Gewebeschlauch.
Alternativ lässt sich das pyrotechnische Element aber beispielsweise auch als Körper gestalten, der mit einem pyrotechnischen Material beschichtet ist. Der Körper kann dabei starr oder zumindest abschnittsweise verformbar und wenigstens teilweise massiv ausgebildet sein.
Es ist möglich, z.B. entlang des Körpers eine Nut vorzusehen, in der der formveränderliche Draht verläuft. Es kann ausreichend sein, nur den Bereich in der direkten Umgebung des Drahtes mit einer pyrotechnischen Beschichtung zu versehen.
Nach einer anderen Ausführungsform ist das pyrotechnische Element durch eine auf den Draht selbst aufgebrachte Beschichtung aus pyrotechnischem Material gebildet.
Der formveränderliche Draht kann gestreckt am pyrotechnischen Element verlaufen.
Es kann aber auch vorteilhaft sein, um die Gesamtlänge des Drahtes und damit die Zugstrecke zu erhöhen und/oder um die Gesamtlänge des pyrotechnischem Elements verkürzen zu können, den formveränderlichen Draht wenigstens abschnittsweise gekrümmt, insbesondere wendel- oder zickzackförmig, verlaufen zu lassen. Um die Umgebung des pyrotechnischen Elements vor übermäßiger Wärmeeinwirkung zu schützen, ist es möglich, am pyrotechnischen Element eine Wärmeisolierung vorzusehen. Die Wärmeisolierung kann beispielsweise aus einer Schicht eines Isoliermaterials wie etwa einer Aerogelschicht bestehen. Die Ver- wendung eines Aerogels hat den Vorteil, dass das Material sehr leicht ist und eine feuerhemmende Wirkung hat.
Der Draht verformt sich beim Erhitzen vorzugsweise so, dass er eine Zugkraft auf das zu bewegende Bauteil ausübt. Der Draht kann sich verkürzen oder abschnittsweise krümmen, sodass sich der Abstand zwischen dem fahrzeugfesten Ende des Drahtes und der Befestigung des Drahts am Regulierungsmechanismus verringert.
Der Draht kann vor der Aktivierung des Gassacksystems um eine vorbestimmte Länge über ein Ende des pyrotechnischen Elements hinausragen. Diese vorbestimmte Länge entspricht beispielsweise der Verkürzung, die der Draht durch das Erhitzen erfährt, beziehungsweise dem Zugweg, den der Draht aufbringen kann.
Die Formänderung könnte natürlich auch so ausgelegt sein, dass der Draht sich streckt und eine Schubkraft auf das zu bewegende Element ausübt.
Es ist möglich, einen Filter vorzusehen, der im Aktuator erzeugtes Gas filtert und/oder absorbiert, um eine Gas- oder Wärmemission in die Umgebung zu reduzieren oder zu verhindern.
Um größere Bewegungen bei kleinem Bauraum erreichen zu können, kann eine linear oder rotatorisch kaskadierende Anordnung von mehreren mit formveränderlichen Drähten verbundenen Schiebern zum Einsatz kommen. In bevorzugten Ausführungsformen sind mehrere linear oder rotatorisch bzw. entlang eines Kreisbogens verschieblich angeordnete Schieber vorgesehen, die insbesondere in einem Gehäuse aufgenommen sind, wobei benachbarte Schieber jeweils durch wenigstens einen formveränderlichen Draht verbunden sind. Eine derartige Kaskadierung führt dazu, dass sich der Verschiebeweg der einzel- nen formveränderlichen Drähte summiert. In diesem Fall erzeugt der Aktuator vorzugsweise eine Schubkraft, die über den letzten Schieber der Kaskade übertragen wird.
Als Wärmequelle kommt hier neben einer pyrotechnischen Erwärmung auch eine elektrische Heizung der formveränderlichen Drähte in Frage. Diese werden vorzugsweise in Reihe geschaltet vom Strom durchflössen oder durch eine externen elektrische Heizung erwärmt.
Da auf eine Umlenkung der Drähte verzichtet werden kann, treten nur geringe Reibungskräfte auf.
Die insgesamt erzeugte Kraft lässt sich durch eine parallele Anordnung meh- rerer dieser Aktuatoren auf einfache Weise erhöhen.
Eine Kombination mit weiteren Übersetzungen, z.B. Hebelarmen, Exzentern oder einem Getriebe ist möglich, um eine größere Wegstrecke oder eine höhere Kraft zu erzeugen.
Aufgabe der Erfindung ist es auch, ein Gassacksystem zu schaffen, bei dem der Innendruck des Gassacks einfach, zuverlässig und kostengünstig beeinflusst und insbesondere ein Regulierungsmechanismus auf einfache Weise betätigt werden kann.
Erfindungsgemäß ist hierzu ein Gassacksystem mit einem Gassack vorgesehen, der einen Regulierungsmechanismus für den Gassackinnendruck aufweist, wobei der Draht des Aktuators so mit dem Regulierungsmechanismus verbunden ist, dass eine Formänderung des Drahtes eine Kraft auf den Regulierungsmechanismus ausübt, was wiederum eine Veränderung des Gassackinnendrucks zur Folge hat.
Der Regulierungsmechanismus kann beliebig ausgebildet sein und beispiels- weise zum Öffnen oder Verschließen von Ausströmöffnungen oder zum Freigeben weiterer Teilvolumina des Gassacks dienen.
Nach einer ersten Variante ist der Regulierungsmechanismus ein Entlüftungsmechanismus, und der Gassack weist wenigstens eine Ausströmöffnung auf, die durch den Entlüftungsmechanismus zu öffnen und/oder zu verschließen ist. Hierzu ist vorzugsweise der Draht so mit dem Entlüftungsmechanismus verbunden, dass eine Formänderung des Drahtes eine Kraft auf den Entlüftungsme- chanismus ausübt, die zum Öffnen und/oder Verschließen der Ausströmöffnung führt.
Beispielsweise kann der Entlüftungsmechanismus ein am Gassack befestigtes Verschlusselement aufweisen, an dem der Draht des Aktuators angreift. Die- ses Verschlusselement liegt z.B. über einer Ausströmöffnung und wird durch die Bewegung des Drahtes von der Ausströmöffnung entfernt oder über die Ausströmöffnung gebracht, so dass die Ausströmöffnung durch die Kraft des Drahtes geöffnet oder geschlossen wird.
In einer ersten bevorzugten Ausführungsform ist das Verschlusselement über wenigstens eine Reißnaht über der Ausströmöffnung fixiert, und die Zugkraft des Drahtes des Aktuators löst das Verschlusselement von der Ausströmöffnung, so dass die zunächst verschlossene Ausströmöffnung geöffnet wird. In einem ersten Zustand bei einem ersten Formzustand des Drahts des Aktuators, in dem dieser vorzugsweise langgestreckt ist, wirkt keine Zugkraft auf das Verschlusselement. In einem zweiten Zustand nach Aktivierung des Regulierungsmechanismus, bei einem zweiten Formzustand des Drahts des Aktuators, bei dem dieser vorzugsweise verkürzt ist, wird das Verschlusselement durch die angreifende Zugkraft vom Gassack gelöst.
Das Verschlusselement ist nach einer zweiten bevorzugten Ausführungsform im ersten Zustand im ersten Formzustand des Drahts des Aktuators von der Ausströmöffnung abgehoben, so dass Gas aus der Ausströmöffnung und dem Gassack entweichen kann, und verschließt im zweiten Zustand im zweiten Formzustand des Drahts die Ausströmöffnung. Hier bietet sich die Verwendung eines starren, platten- oder klappenförmigen Verschlusselements an. Der erste Zustand ist auch hier vorteilhaft der Zustand vor der Aktivierung des Aktuators und de Regulierungsmechanismus, und in seinem ersten Formzustand ist der Draht des Aktuators vorteilhaft lang gestreckt. Der zweite Zustand ist vorzugsweise der Zustand nach der Aktivierung des Aktuators und des Regulierungsmechanismus, wobei der zweite Formzustand des Drahts eine verkürzte Form beziehungsweise eine abschnittsweise gekrümmte Form sein kann. Selbstverständlich ist es auch möglich, wie bei der ersten Ausführungsform die Ausströmöffnung im ersten Zustand zu geschlossen halten und sie im zweiten Zustand zu öffnen.
In einer dritten bevorzugten Ausführungsform ist der Rand der Ausströmöffnung so mit dem Draht des Aktuators verbunden, dass eine durch den Draht ausgeübte Zugkraft die Fläche der Ausströmöffnung verringert. Hierzu kann beispielsweise der Rand der Ausströmöffnung an mehreren Stellen über Bänder oder Fadenschlingen mit dem Drahtende verbunden sein, so dass ein Zug senkrecht zur Gassackwand den Rand der Ausströmöffnung trichterfömig zusammenzieht und diese somit verschließt. Eine andere Möglichkeit ist, eine Fadenschlinge entlang des Rands der Ausströmöffnung zu verlegen, die gegenüber dem Gassackgewebe beweglich angeordnet ist, so dass bei Zug am Faden durch den Draht die Schlinge zugezogen und die Ausströmöffnung verschlossen wird. Nach einer vierten bevorzugten Ausführungsform weist der Entlüftungsmechanismus mehrere spezielle Fäden in der Gassackwand auf, die so ausgebildet sind, dass sie bei einer Zugbelastung aus der Gassackwand entfernbar sind, wobei die Fäden mit dem Draht des Aktuators verbunden sind. Beispielsweise können die Fäden mit den Kettfäden verwoben sein und die Kettfäden dichter zusammenhalten, als die eigentliche Webstruktur in diesem Abschnitt des Gassackgewebes vorgeben würde. Bei Entfernen der speziellen Fäden durch den durch den Draht ausgeübten Zug weitet sich der Abstand der Kettfäden in diesem Bereich, und das Gewebe wird gasdurchlässiger. Auf diese Weise entsteht eine Ausströmöffnung. Es könnte auch ein Teil der Kettfäden an sich herausge- zogen werden, auch dies führt zu einer erhöhten Gasdurchlässigkeit des Gewebes in einem bestimmten Bereich, der dann die Ausströmöffnung bildet.
In einer anderen vorteilhaften Ausführungsform umfasst der Gassack ein Teilvolumen, das vor einer Aktivierung des Aktuators und des Regulierungsmechanismus strömungsmäßig vom Rest des Gassacks abgeteilt ist, und der Regu- lierungsmechanismus ist ein Belüftungsmechanismus, der so mit dem Draht verbunden ist, dass bei der Aktivierung des Gassacksystems Gas in das abgeteilte Teilvolumen strömt. Das Teilvolumen ist beispielsweise nach einer bevorzugten Ausführungsform zunächst durch eine Reißnaht abgeteilt, wobei der Draht des Aktuators Zug auf die Reißnaht ausübt und bei Aufreißen der Reißnaht das Gas in das Teilvolumen einströmt. Dadurch vergrößert sich zum einen das Volumen und damit die Auf- fangfläche des Gassacks, zum anderen verringert sich der Innendruck im Gassack, da sich das im Gassack enthaltene Gas auf ein größeres Volumen verteilt.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist ein Aktuator in einem Fahrzeugschutzsystem mit einem Entriegelungsmechanismus verbunden, der so ausgelegt ist, dass er bei einer Aktivierung des Aktuators ein belastetes Bauteil freigibt. Dieses belastete Bauteil kann nach der Freigabe seine Position verändern, worüber z.B. vorher relativ zueinander fixierte Fahrzeugteile gegeneinander bewegt werden können, etwa, um Unfallkräfte abzubauen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand mehrerer Ausführungsformen und mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. In den Zeichnungen zeigen:
- Figur 1 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Aktuators gemäß einer ersten Ausführungsform, aus einem pyrotechnischen Element in Form eines Zündschlauchs und einem in diesem geführten Draht aus einer Formgedächtnislegierung, z.B. zur Verwendung in einem erfindungsgemäßen Fahrzeug- Schutzsystem;
- Figur 2 eine schematische Schnittansicht durch den Aktuator aus Figur 1 vor der Zündung des Zündschlauchs;
- Figur 3die Baugruppe aus Figur 2 nach der Zündung des Zündschlauchs;
- Figur 4eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Aktuators ge- mäß einer zweiten Ausführungsform, aus einem pyrotechnischen Element in
Form eines beschichteten Gewebeschlauchs und einem in diesem geführten Draht aus einer Formgedächtnislegierung z.B. zur Verwendung in einem erfindungsgemäßen Fahrzeugschutzsystem;
- Figur 5 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Aktuators ge- mäß einer dritten Ausführungsform aus einem pyrotechnischen Element in Form eines beschichteten und wärmeisolierten Gewebeschlauchs und mehreren in diesem geführten Drähten aus einer Formgedächtnislegierung, z.B. zur Verwendung in einem erfindungsgemäßen Fahrzeugschutzsystem;
- Figur 6 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Aktuators gemäß einer vierten Ausführungsform, aus einem pyrotechnischen Element in Form einer auf einen Draht aus einer Formgedächtnislegierung aufgebrachten Beschichtung aus einem pyrotechnischen Material, z.B. zur Verwendung in einem erfindungsgemäßen Fahrzeugschutzsystem;
- Figur 7 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Aktuators gemäß einer fünften Ausführungsform, aus einem pyrotechnischen Element in Form eines mit einer Beschichtung aus einem pyrotechnischen Materials versehenen Körpers und einem an dessen Außenseite geführten Draht aus einer Formgedächtnislegierung, z.B. zur Verwendung in einem erfindungsgemäßen Fahrzeugschutzsystem;
- Figur 8 das pyrotechnische Element aus Figur 7; - Figur 9 eine schematische Ansicht eines pyrotechnischen Elements in Form eines Körpers, der eine Nut aufweist, in der ein Draht aus einer Formgedächtnislegierung geführt werden kann;
- Figur 10 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Aktuators gemäß einer sechsten Ausführungsform, aus einem pyrotechnischen Element in Schlauchform, in dessen Inneren ein wendeiförmiger Draht aus einer Formgedächtnislegierung geführt ist, z.B. zur Verwendung in einem erfindungsgemäßen Fahrzeugschutzsystem;
- Figur 1 1 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Aktuators gemäß einer siebten Ausführungsform, aus einem schlauchförmigen pyrotechni- sehen Element in dessen Innerem ein eine Zickzackform aufweisender Draht aus einer Formgedächtnislegierung geführt ist, z.B. zur Verwendung in einem erfindungsgemäßen Fahrzeugschutzsystem;
- Figur 12 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Fahrzeugschutzsystems in Form eines Gassacksystems nach einer ersten Ausfüh- rungsform mit einem Regulierungsmechanismus; - Figur 13 schematisch eine Variante des in Figur 12 gezeigten Regulierungsmechanismus;
- Figur 14 schematisch einen weiteren Regulierungsmechanismus für ein erfindungsgemäßes Gassacksystem; - Figur 15 eine schematische Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Gassacksystems gemäß einer zweiten Ausführungsform vor Aktivierung des Regulierungsmechanismus;
- Figur 16 das Gassacksystem aus Figur 12 nach Aktivierung des Regulierungsmechanismus; - Figur 17 eine schematische Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Gassacksystems gemäß einer dritten Ausführungsform vor der Aktivierung des Regulierungsmechanismus;
- Figur 18 das Gassacksystem aus Figur 14 nach der Aktivierung des Regulierungsmechanismus; - Figur 19 ein schematisches Detail aus Figur 14, das die Ausströmöffnung des Gassacks zeigt;
- Figur 20 ein erfindungsgemäßes Gassacksystem in schematischer Ansicht gemäß einer vierten Ausführungsform;
- Figur 21 eine schematische Schnittansicht des Gassacksystems aus Fi- gur 12 vor der Aktivierung des Regulierungsmechanismus;
- Figur 22 das Gassacksystem aus Figur 18 nach der Aktivierung des Regulierungsmechanismus;
- Figur 23 ein erfindungsgemäßes Gassacksystem in einer schematischen Schnittansicht gemäß einer fünften Ausführungsform vor der Aktivierung des Re- gulierungsmechanismus;
- Figur 24 das Gassacksystem aus Figur 20 nach der Aktivierung des Regulierungsmechanismus; - Figur 25 eine schematische Ansicht eines Entriegelungsmechanismus mit einem erfindungsgemäßen Aktuator für ein erfindungsgemäßes Fahrzeugschutzsystem im verriegelten Zustand;
- Figur 26 den Entriegelungsmechanismus aus Figur 25 im entriegelten Zu- stand;
- Figuren 27 und 28 schematische Schnittansichten eines Aktuators gemäß einer weiteren Ausführungsform vor und nach der Aktivierung;
- Figuren 29 und 30 schematische Ansichten eines erfindungsgemäßen Aktuators gemäß einer weiteren Ausführungsform vor und nach der Aktivierung; und
- Figuren 31 und 32 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Aktuators gemäß einer weiteren Ausführungsform vor und nach der Aktivierung.
In Figur 1 ist eine erste Ausführungsform eines Aktuators 10 mit einem pyrotechnischen Element 12 und einem Draht 14 aus einer Formgedächtnislegierung dargestellt.
Das pyrotechnische Element 12 ist hier ein konventioneller Zündschlauch. Der Draht 14 verläuft langgestreckt durch das hohle Innere des Zündschlauchs hindurch.
Als Formgedächtnislegierung kann eine bekannte Legierung verwendet wer- den, beispielsweise Nickel-Titan oder Nickel-Titan-Kupfer .
Der Draht 14 hat in seinem ersten, kalten Zustand vor der Zündung des pyrotechnischen Elements 12 eine dünne lang gestreckte Form.
Der Draht 14 verläuft vollständig durch das Innere des Zündschlauchs und ist an seinem einen Ende an einer Befestigungsplatte 16 des Aktuators 10 fest an- gebracht.
Auch das pyrotechnische Element 12, also der Zündschlauch, ist an seinem einem Ende an der Befestigungsplatte 16 befestigt.
An der Befestigungsplatte 16 ist außerdem ein elektrischer Anzünder 18 angeordnet, der mit einem pyrotechnischen Material 20 in Kontakt ist, das als durchgehende Beschichtung an der Innenseite des Zündschlauchs aufgebracht ist und der dieses Material 20 bei Stromzufuhr anzündet. Der Anzünder 18 ist in Kontakt mit einer (nicht dargestellten) Steuereinheit und kann so situationsbedingt angesprochen werden, z.B. abhängig von Größe und Position der aufzu- fangenden Person.
Die Befestigungsplatte 16 ist im eingebauten Zustand fahrzeugfest fixiert und bleibt dies auch während der gesamten Aktivierung des Aktuators bzw. des Fahrzeug sch utzsy stem s .
Der Draht 14 ist beispielsweise mit einem Regulierungsmechanismus 22 ver- bunden, wobei ein Ende 24 des Drahtes 14 so am Regulierungsmechanismus 22 angreift, dass der Draht 14 eine Zugkraft F auf den Regulierungsmechanismus 22 ausüben kann (schematisch dargestellt in den Figuren 2 und 3).
In seinem ersten Zustand ragt das regulierungsmechanisrnusseitige Ende 24 des Drahts 14 über eine vorbestimmte Länge aus dem Zündschlauch heraus (siehe Figur 2).
Der zweite Zustand des Drahts 14, den dieser bei Erwärmung einnimmt, ist so gewählt, dass der Draht 14 insgesamt eine Verkürzung AL und Verdickung erfährt und/oder eine abschnittsweise Verkrümmung (nicht dargestellt). Diese Formänderung geschieht entweder über die gesamte Länge des Drahtes 14 oder in einem Bereich, in dem der Draht 14 innerhalb des Zündschlauchs verläuft. Als Ergebnis verringert sich die vorbestimmte Länge, die der Draht 14 über den Zündschlauch hinausragt, um die Länge AL auf die Länge L2, die deutlich kürzer ist als die Länge Li , beispielsweise um bis zu 10 cm.
Aufgrund dieser Längenänderung wird durch das Ende 24 des Drahts 14 auf den Regulierungsmechanismus 22 eine Zugkraft F ausgeübt.
Die zur Erhitzung des Drahts 14 notwendige Wärmeenergie wird vom pyrotechnischen Material 20 im Inneren des Zündschlauchs bei dessen Zündung aufgebracht (siehe Figur 3). Da der Draht 14 durch das Innere des Zündschlauchs verläuft, wird der Draht 14 bei Abbrand des pyrotechnischen Materials 20 auf seiner ganzen Länge schnell und gleichmäßig erwärmt, so dass die Formänderung des Drahts 14 schnell und gleichmäßig eintritt. Aus Gründen der Übersichtlichkeit werden gleiche oder sehr ähnliche Bauteile in allen Ausführungsformen mit denselben Bezugszeichen benannt.
Bei der in Figur 4 dargestellten Ausführungsform ist das pyrotechnische Element 12 durch einen auf der Innenseite mit dem pyrotechnische Material 20 be- schichteten Schlauch 26 aus einem Gewebe gebildet.
Der formveränderliche Draht 14 verläuft durch das Innere des Gewebeschlauches 26. Die Verwendung und die Aktivierung und Erhitzung des Drahtes 14 erfolgt wie bei der gerade beschriebenen Ausführungsform.
Figur 5 zeigt eine Ausführungsform, bei der das pyrotechnische Element 12 einen Schlauch 26 aus einem Kunststoff oder einem Gewebe aufweist, dessen Innenseite mit einer Wärmeisolierung 28, beispielsweise einer Beschichtung aus einem Aerogel, bedeckt ist, die eine Wärmeabgabe nach außen reduziert. Als radial innerste Schicht, die als Beschichtung auf die Wärmeisolierung 28 aufgebracht ist, ist das pyrotechnische Material 20 vorgesehen. Im Hohlraum im Inneren des schlauchförmigen pyrotechnischen Elements 12 verlaufen in diesem Beispiel mehrere formveränderliche Drähte 14 (hier sind es beispielsweise fünf Drähte, es könnte aber auch nur ein Draht vorgesehen sein). Alle Drähte14 sind jeweils an der fahrzeugfesten Befestigungsplatte 16 fixiert. Die freien Enden 24 der Drähte 14 können zu demselben oder zu unterschiedlichen Regulierungsmechanismen 22 führen.
Bei der in Figur 6 dargestellten Ausführungsform ist das pyrotechnische Material 20 in Form einer Beschichtung unmittelbar auf die Außenoberfläche des formveränderlichen Drahtes 14 aufgebracht. In diesem Fall ist der gesamte Draht 14 vom pyrotechnischen Material 20 umhüllt. Das pyrotechnische Element 12 ist hier durch die Beschichtung aus pyrotechnischem Material 20 realisiert.
Die Detailansicht in Figur 6 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt des Drahtes 14 mit der Beschichtung aus pyrotechnischen Material 20.
In der in den Figuren 7 und 8 gezeigten Ausführungsform besteht das pyrotechnische Element 12 aus einem starren Körper 30, hier in Form eines langge- streckten, runden Stabs, der mit dem pyrotechnischen Material 20 in Form einer den gesamten Umfang des Körpers 30 überziehenden Beschichtung versehen ist.
Der formveränderliche Draht 14 ist hier wendeiförmig um das pyrotechnische Element 12 herum gewickelt. In Figur 7 ist der Draht 14 mit Abstand zur Außen- Oberfläche des pyrotechnischen Elements 12 gezeigt, er kann aber auch direkt auf dessen Oberfläche anliegen, um die Wärmeübertragung zu erhöhen.
Der Körper 30 ist in diesem Beispiel gerade verlaufend dargestellt, er kann aber jede beliebige Form aufweisen.
Figur 9 zeigt eine Variante eines Körpers 30, entlang dessen Außenoberflä- che eine lang gestreckte Nut 32 verläuft, die zur Aufnahme des formveränderlichen Drahtes 14 ausgelegt ist. Der Körper 30 ist entweder insgesamt oder nur im Bereich der Nut 32 mit dem pyrotechnischen Material 20 versehen (hier nicht dargestellt).
Bei den beiden in den Figuren 10 und 11 gezeigten Ausführungsformen ver- läuft der Draht 14 nicht lang gestreckt durch das pyrotechnische Element 12, sondern gekrümmt oder zick-zack-förmig, um seine effektive Länge und damit die effektive Verkürzungslänge Δ1_ zu erhöhen.
Im Fall der in Figur 10 gezeigten Variante ist der Draht über einen wesentlichen Teil seiner Länge wendeiförmig gewickelt, wobei die Wendel auf durch das Innere des schlauchförmig gestalteten pyrotechnischen Elements 12 verläuft.
Im Fall der Figur 1 gezeigten Variante ist der Draht zick-zack-förmig gebogen. Er verläuft auch hier durch das schlauchförmige pyrotechnische Element 12.
In allen Fällen erstreckt sich das pyrotechnische Material 20 im Wesentlichen durchgehend entlang des pyrotechnischen Elements 12, damit das gesamte py- rotechnische Material 20 abbrennt, wenn es an einem Ende des pyrotechnischen Elements 12 angezündet wird.
Figur 12 zeigt ein Fahrzeugschutzsystem gemäß einer ersten Ausführungsform, hier in Form eines Gassacksystems 100, mit einem Gassack 130, der in einer Wandung eine Ausströmöffnung 132 aufweist. Ein Regulierungsmechanis- mus 122, der hier als Entlüftungsmechanismus ausgebildet ist, ist im Bereich der Ausströmöffnung 132 an der Gassackwand befestigt. Die Ausströmöffnung 132 ist vor der Aktvierung des Regulierungsmechanismus 122 von einem Verschlusselement 134 bedeckt und im Wesentlichen gasdicht verschlossen.
Eine vorgefertigter Aktuator 10 verläuft hier von einem (nicht dargestellten) fahrzeugfesten Befestigungspunkt, beispielsweise an der fahrzeugseitigen Befes- tigung eines Gasgenerators, der das zum Befüllen des Gassacks nötige Füllgas liefert, durch das Innere des Gassacks 130 bis zum Regulierungsmechanismus 122. Der Aktuator 10 ist so angeordnet, dass das regulierungsmechanismus- seitige Ende 24 des Drahts 14 am Verschlusselement 134 angreift.
Es kann für alle Ausführungsformen des Fahrzeugschutzsystems ein beliebi- ger Aktuator 10, insbesondere einer der gerade beschriebenen Aktuatoren 10, verwendet werden.
Das als Gewebelappen ausgebildete Verschlusselement 134 ist über Reißnähte 136 an der Wandung des Gassacks 130 über der Ausströmöffnung 32 befestigt. Durch die Kraft F, die bei Aktivierung des Gassacksystems und Ver- formung des Drahts 14 auf das Drahtende 24 und damit auf das Verschlusselement 134 ausgeübt wird, wird die zur Zerstörung der Reißnähte 136 nötige Kraft überschritten, so dass sich das Verschlusselement 134 von der Ausströmöffnung 132 löst und diese öffnet. Ab diesem Moment kann Gas aus dem Gassack 130 entweichen, und der Innendruck im Gassack 130 reduziert sich. Figur 13 zeigt eine Variante des Regulierungsmechanismus 122', bei der das Verschlusselement 134 in Form einer Klappe mittels einer Reißnaht 136 an der Wand des Gassacks 130 befestigt ist. Bei Zug auf den Verbindungspunkt der beiden V-förmig angeordneten Reißnähte 136 werden diese aufgezogen, und das dreieckförmige Verschlusselement 134 wird durch den Innendruck des Gassacks 130 nach außen gedrückt. So wird die Ausströmöffnung 32 geöffnet.
Bei der in Figur 14 dargestellten Variante ist die Ausströmöffnung 132 durch einen Schlitz in der Gassackwand gebildet. Eine Reißnaht 136 verbindet zunächst die Ränder der Ausströmöffnung 132 und verschließt diese. Das Ende 24 des Drahts 14 greift senkrecht zum Verlauf der Reißnaht 136 an dieser an und zieht den Faden der Reißnaht 136 heraus, wenn der Draht 14 sich verformt, so dass die Ausströmöffnung 132 geöffnet wird. Die Figuren 15 und 16 zeigen eine zweite Ausführungsform eines Gassacksystems 200.
Hier umfasst der Regulierungsmechanismus 222 ein im Bereich der Ausströmöffnung 232 angeordnetes, im Wesentlichen starres, plattenförmiges Verschlusselement 234. Am Verschlusselement 234 ist das Ende 24 des Drahts 14 des Aktuators 10, das aus dem pyrotechnischen Element 12 herausragt, mittig so befestigt, dass vor Aktivierung des Regulierungsmechanismus 222 die Ausströmöffnung 232 geöffnet ist. Hierzu wird das Verschlusselement 234 durch den Draht 14 von der Gassackwand des Gassacks 130 beabstandet gehalten, so dass Gas aus dem Gassack 130 abströmen kann (siehe Pfeil in Figur 15).
Bei der Aktivierung des Regulierungsmechanismus 222 durch Zünden des pyrotechnischen Elements 12 wird das Verschlusselement 234 durch die Zugkraft auf das Ende 24 des Drahts 14 zur Wandung des Gassacks 130 hingezogen, so dass es die Ausströmöffnung 232 verschließt, wenn die Verformung des Drahts 14 abgeschlossen ist.
Die Ausströmöffnung 232 könnte auch zunächst durch das Verschlusselement 234 verschlossen sein und durch Aktivierung des Regulierungsmechanismus 222 und Anheben oder Wegziehen des Verschlusselements 234 freigegeben werden. In den Figuren 17 bis 19 ist eine dritte Ausführung eines Gassacksystems 300 dargestellt. Hier sind an einem Rand 338 der Ausströmöffnung 332 mehrere Fadenschlingen 340 angeordnet (in diesem Fall vier, siehe Figur 19), die alle mit dem Ende 24 des Drahts 14 verbunden sind, das etwa mittig unterhalb der Ausströmöffnung 132 im Gassack 130 platziert ist. Vor der Aktivierung des Regulierungsmechanismus 322 liegen die Fadenschlingen 340 im Wesentlichen in der Ebene der Wand des Gassacks 130, so dass die Fläche der Ausströmöffnung 332 maximal ist. Gas kann aus dem Gassack 130 entweichen, wie dies durch den Pfeil in Figur 17 angedeutet ist.
Nach Aktivierung des Regulierungsmechanismus 322, der auch hier als Ent- lüftungsmechanismus gestaltet ist, zieht die durch die Verformung des Drahts 14 ausgeübte Kraft das Ende 24 des Drahts 14 in Richtung des pyrotechnischen Elements 12 zurück, so dass sich die vorbestimmte freie Länge U des Drahts 14 reduziert. Durch diese Zugbewegung werden auch die Fadenschlingen 340 in Richtung des Gassackinneren zum pyrotechnischen Element 12 hingezogen.
Aufgrund der ausgeübten Zugkraft wird der Rand 338 der Ausströmöffnung 332 trichterförmig nach innen gezogen, wodurch die freie Fläche der Ausströmöffnung 332 verringert wird und es im Wesentlichen zu einem Verschluss der Ausströmöffnung 332 kommen kann. Das Ausströmen von Gas wird reduziert oder unterbunden, so dass der Innendruck des Gassacks höher bleibt als bei geöffneter Ausströmöffnung 332.
Bei den Ausführungsformen 200 und 300 verläuft der Aktuator 10 und insbe- sondere das pyrotechnische Element 12 im Inneren des Gassacks 130.
Die Figuren 20 bis 24 zeigen eine vierte Ausführungsform 400 eines Gassacksystems.
In den Figuren 21 und 22 ist die Wand des Gassacks 130 schematisch stark vergrößert dargestellt, so dass die Kettfäden 442 des Gassackgewebes zu er- kennen sind. Mehrere Fäden 444 (angedeutet auch in Figur 20) sind so mit den Kettfäden 442 verwoben, dass sie diese eng und im Wesentlichen gasdicht zusammenhalten.
Die Fäden 444 sind so ausgebildet und angeordnet, dass sie aus dem Gewebe des Gassacks 130 herausgezogen werden können. Dies geschieht durch die Zugkraft des Drahts 14 auf das Ende 24 des Drahts 14, das mit den Fäden 444 verbunden ist.
In Figur 22 ist der Endzustand gezeigt, bei dem nach Entfernen der Fäden 444 die Gewebestruktur durch einen erhöhten Abstand der Kettfäden 442 aufgelockert ist, so dass das Gassackgewebe an dieser Stelle erheblich gasdurchläs- siger geworden ist. Auf diese Weise wird eine Ausströmöffnung 432 bzw. ein Ausströmbereich gebildet, durch den Gas aus dem Gassack 130 entweichen kann.
Anstelle von Fäden 444, die mit den Kettfäden 442 verwoben sind, könnten auch einige der Kettfäden 442 selbst aus dem Gewebe herausgezogen werden (nicht näher dargestellt). Auch in diesem Fall verliert das Gewebe in diesem Be- reich seine Gasdichtigkeit, die Gasdurchlässigkeit erhöht sich, und eine Ausströmöffnung entsteht.
Bei der in den Figuren 23 und 24 gezeigten fünften Ausführungsform eines Gassacksystems 500 ist der Regulierungsmechanismus 522 als Belüftungsmechanismus ausgeführt.
Ein Abschnitt 546 der Wand des Gassacks 130 ist vor der Aktivierung des Regulierungsmechanismus 522 mit einer Reißnaht 548 vom restlichen Gassack 130 abgeteilt, so dass ein abgeteiltes, zunächst unbefülltes Teilvolumen 550 entsteht.
Der Aktuator 10 ist so im oder am Gassack 130 angeordnet, dass das Ende 24 des Drahts 14 über einen Faden 552 mit der Reißnaht 548 verbunden ist.
Zur Aktivierung des Regulierungsmechanismus 522 wird das Ende 24 des Drahts 14 in Richtung des pyrotechnischen Elements 12 bewegt, wodurch der Faden 552 die Reißnaht 548 aufzieht. Über die entstehende Strömungsverbindung wird das abgetrennte Teilvolumen 550 mit Gas aus dem Inneren des Gassacks 130 befüllt. Durch Erhöhung des Gesamtvolumens verringert sich der Innendruck im Gassack 130 entsprechend.
Das abgetrennte Teilvolumen 550 kann, wie hier dargestellt, an der Fläche des Gassacks 130 angeordnet sein, könnte aber auch einen Endbereich des Gassacks 130 darstellen.
Nach Lösen der Reißnaht 448 ist in diesem Fall der Faden 552 vom Gassack 130 abgetrennt, so dass in diesem Fall auch die Verbindung zwischen dem Aktuator 10 und der Wand des Gassacks 130 getrennt ist. Der Aktuator 10 könnte mit der Gassackwand aber auch verbunden bleiben.
Der Gassack 130 kann auch mehrere Ausströmöffnungen aufweisen, die z.B. nach gleichen oder unterschiedlichen beschriebenen Varianten geöffnet oder verschlossen werden können.
Die Figuren 25 und 26 zeigen die Verwendung eines Aktuators 10 in einem Entriegelungsmechanismus 660, wie er beispielsweise eingesetzt werden kann, um eine Bewegung von zuvor relativ zueinander fixierten Fahrzeugteilen gegeneinander zu ermöglichen, insbesondere in einem Fahrzeugschutzsystem. Der Aktuator 10 ist an einem fahrzeugfesten Rahmen 662 befestigt und weist einen an diesem Rahmen 662 verschieblich geführtes bewegliches Bauteil 664, hier gebildet durch einen Riegel, auf.
In dem in Figur 25 dargestellten verriegelten Zustand blockiert der Riegel die Bewegung eines schwenkbar gelagerten Hebels 666 um dessen Schwenkachse, da der Kopf des Hebels 666 am Riegel anliegt.
Der Hebel 666 wiederum verhindert eine Bewegung eines gegen den Kopf des Hebels 666 belastetes Bauteil 668, das mit einem (nicht gezeigten) zu bewegenden Fahrzeugteil verbunden ist. Wird der Aktuator 10 aktiviert, wird der Riegel vom Kopf des Hebels 666 durch die Formänderung des Drahts 14 (hier nicht gezeigt) weggezogen, und der Hebel 666 wird durch die über das Bauteil 668 wirkende Kraft in eine Ausnehmung am Rahmen 662 verschwenkt. Dadurch wird das Bauteil 668 freigegeben und verschoben, bis es durch einen Anschlag 670 aufgehalten wird. Vorrichtungen, die durch einen derartigen Entriegelungsmechanismus 660 entriegelt werden können, umfassen unter anderem schaltbare Gurtkraftbegrenzer mit unterschiedlichen Kraftniveaus, die Steuerung eines Ventils in einem Gurtstraffer zum Zuführen oder Ablassen von Druckgas, eine Unterbrechung der Treibstoffzufuhr zu einer Verbrennungskraftmaschine im Fall eines Unfalls, Zu- schalten von zusätzlichen Versteifungselementen in der Fahrzeugkarosserie, z.B. im Türrahmen, um bei einem Aufprall einen höheren Schutz zu ermöglichen oder eine Aufpralldämpfung, die z.B. erlaubt, das Lenkrad in Richtung der Lenksäule oder eine gesamte Vorderfront des Fahrzeugs zu verschieben, um einen Aufprall zu dämpfen oder alle sonstigen Schnellentriegelungen, bei denen ein belastetes Bauteil in kürzester Zeit freizugeben ist.
In den Figuren 27 und 28 ist ein Aktuator 10 in einer weiteren Ausführungsform gezeigt, bei dem ein elektrisch gezündetes pyrotechnisches Element 12, z.B. ein herkömmlicher Gasgenerator, eingesetzt ist. Der Gasgenerator ist hier hinsichtlich der Gasentwicklung so weit wie möglich reduziert, jedoch bezüglich seiner Wärmeentwicklung optimiert, sodass der formveränderliche Draht 14, der in seinem Inneren verläuft, ausreichend erwärmt wird. Der erzeugte Gasstrom kann auch eingesetzt werden, um mehr als einen formveränderlichen Draht 14 zu erwärmen (nicht dargestellt).
Durch die Verkürzung des formveränderlichen Drahts 14 (siehe Fig. 28) wird z.B. eine Gurtstraff-Funktion für ein Gurtschloss, einen Endbeschlag und/oder einen Gurtaufroller ausgelöst.
Durch die schnelle Wärmeentwicklung des Gasgenerators wird eine Bewegung im Millisekunden-Bereich realisiert.
Das erzeugte Gas wird in einem Filter 772 gefiltert und/oder teilweise oder vollständig absorbiert, sodass Gas und Wärme im Wesentlichen nicht in die Um- gebung gelangen.
Die Figuren 29 und 30 zeigen einen Aktuator 10 mit mehreren Schiebern 874, die nebeneinander angeordnet und linear verschieblich in einem Gehäuse 876 aufgenommen und geführt sind. In diesem Bespiel sind vier Schieber 874 vorgesehen, die alle eine gerade Außenkontur aufweisen. Benachbarte Schieber 874 sind jeweils über einen oder mehrere formveränderliche Drähte 14 verbunden, wobei der Draht 14 jeweils von einer Befestigung im Bereich des oberen Endes eines Schiebers 874 zu einer Befestigung im Bereich des unteren Endes des benachbarten Schiebers 874 verläuft. Der erste formveränderliche Draht 14 der Kaskade ist an einem gehäusefesten Element 878 verankert. Die Erwärmung der Drähte 14 erfolgt hier über einen elektrischen Stromfluss. Eine Stromversorgung 880 ist mit dem am gehäusefesten Element 878 befestigten Draht 14 verbunden. Von dort fließt der Strom linear über die Drähte 14 und die dazwischenliegenden Schieber 874, die natürlich elektrisch gegeneinander isoliert sind. Der Stromkreis wird über das Ende des letzten Drahts 14 der Reihe geschlossen.
Es ist auch möglich, alternativ oder zusätzlich die formveränderlichen Drähte 14 pyrotechnisch oder chemisch zu erhitzen.
Reaktionszeiten von unter 10 ms sind erreichbar.
Bei der Aktivierung des Aktuators 10 ziehen sich die formveränderlichen Drähte 14 aufgrund der Erwärmung zusammen. Jeder Draht 14 hebt dabei den Schieber 874, an dessen unterem Ende er befestigt ist. um ein vorbestimmtes Stück an. Die benachbarten Schieber 874 führen sich dabei gegenseitig. Die Gesamtbewegung addiert sich, sodass der letzte Schieber 874 der Kaskade um eine Strecke DL angehoben wird, die dem Hub jedes einzelnen Schiebers 874 multipliziert mit der Anzahl der Schieber 874 entspricht. In einer nicht dargestellten Variante sind mehrere Aktuatoren parallel geschaltet, um insgesamt eine höhere Kraft zu erzeugen.
Bei der in den Figuren 31 und 32 dargestellten Ausführungsform eines Aktua- tors 10 wird mit dem oben beschriebenen System der Kaskadierung eine Rotationsbewegung erzeugt. Hier sind die Schieber 874 (in diesem Beispiel sind drei Schieber 874 vorgesehen) nicht linear verschieblich, sondern längs eines Kreisbogens verschieblich angeordnet, sodass sich die Bewegung der einzelnen Schieber 874 zu einer Verschiebung DL des letzten Schiebers 874 der Kaskade längs eines Kreisbogens addiert. Die Kreisbewegung ergibt sich hier aus einer gekrümmten Außenkontur der einzelnen Schieber 874. Alle beschriebenen Aktuatoren können selbstverständlich auch in anderen technischen Bereichen außerhalb eines Fahrzeugschutzsystems eingesetzt werden.
Sämtliche Merkmale aller beschriebenen Ausführungsformen, sowohl bezüglich der Ausbildung des Aktuators 10 aus pyrotechnischem Element 12 und form- veränderlichem Draht 14 als auch bezüglich der Ausbildung des Fahrzeugschutzsystems, insbesondere der Regulierungsmechanismen des Gassacksystems, können im Ermessen des Fachmanns nach Belieben miteinander kombiniert oder gegeneinander ausgetauscht werden.

Claims

Patentansprüche
1 . Aktuator, insbesondere für ein Fahrzeugschutzsystem, mit wenigstens einem temperaturbedingt formveränderlichen Draht (14) aus einer Formgedächt- nisiegierung und mit einem langgestreckten pyrotechnischen Element (12), das so mit dem formveränderlichen Draht (14) verbunden ist, dass der Draht (14) bei einer Zündung des pyrotechnischen Elements (12) erhitzt wird und eine Längenänderung erfährt.
2. Aktuator nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass sich das pyro- technische Element (12) im Wesentlichen über die gesamte Länge des formveränderlichen Drahts (14) erstreckt.
3. Aktuator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Draht (14) wenigstens abschnittsweise durch das pyrotechnische Element (12) und/oder wenigstens abschnittsweise außen am pyrotechni- sehen Element (12) verläuft.
4. Aktuator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das pyrotechnische Element (12) ein Zündschlauch ist.
5. Aktuator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das pyrotechnische Element (12) einen Gewebeschlauch (26) umfasst.
6. Aktuator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das pyrotechnische Element (12) einen Körper (30) umfasst, der mit einem pyrotechnischen Material (20) beschichtet ist.
7. Aktuator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das pyrotech- nische Element (12) eine auf den Draht (14) aufgebrachte Beschichtung aus pyrotechnischem Material (20) umfasst.
8. Aktuator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der formveränderliche Draht (14) wenigstens abschnittsweise gekrümmt, insbesondere wendel- oder zickzackförmig, verläuft.
9. Aktuator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das pyrotechnische Element (12) eine Wärmeisolierung (28) aufweist.
10. Aktuator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass sich der Draht (14) beim Erhitzen so verformt, dass er eine Zugkraft (F) erzeugt.
1 1. Aktuator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Draht (14) vor der Aktivierung des Aktuators um eine vorbestimmte Länge (U) über ein Ende des pyrotechnischen Elements (12) hinaus- ragt.
12. Aktuator nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein Filter (772) vorgesehen ist, der im Aktuator (10) erzeugtes Gas filtert und/oder absorbiert.
13. Aktuator nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass mehrere linear oder rotatorisch verschieblich angeordnete Schieber (874) vorgesehen sind, wo- bei benachbarte Schieber (874) jeweils durch wenigstens einen formveränderlichen Draht (14) verbunden sind.
14. Fahrzeugschutzsystem mit einem Aktuator (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeugschutzsystem ein Gassacksystem mit einem Gassack (130) ist und einen Regulierungsmecha- nismus (22; 122-522) für den Gassackinnendruck aufweist, wobei der Draht (14) des Aktuators so mit dem Regulierungsmechanismus (22; 122-522) verbunden ist, dass eine Formänderung des Drahtes (14) eine Kraft (F) auf den Regulierungsmechanismus (22; 122-522) ausübt.
15. Fahrzeugschutzsystem nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Regulierungsmechanismus (122-422) ein Entlüftungsmechanismus ist und der Gassack (130) wenigstens eine Ausströmöffnung (132-432) aufweist, die durch den Entlüftungsmechanismus zu öffnen und/oder zu verschließen ist.
16. Fahrzeugschutzsystem nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Entlüftungsmechanismus ein am Gassack (130) befestigtes Ver- Schlusselement (134; 234) aufweist, an dem der Draht (14) des Aktuator (10) angreift.
17. Fahrzeugschutzsystem nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlusselement (234) in einem ersten Zustand bei einem ersten Formzustand des Drahts (14) des Aktuators (10) von der Ausströmöffnung (232) abgehoben ist, so dass Gas aus der Ausströmöffnung (232) entweichen kann, und in einem zweiten Zustand bei einem zweiten Formzustand des Drahts (14) des Aktuators ( 0) die Ausströmöffnung (232) verschließt.
18. Fahrzeugschutzsystem nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Rand (338) der Ausströmöffnung (332) so mit dem Draht (14) des Aktuators (10) verbunden ist, dass eine durch den Draht (14) ausgeübte Zugkraft (F) die Fläche der Ausströmöffnung (332) verringert.
19. Fahrzeugschutzsystem nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Entlüftungsmechanismus mehrere spezielle Fäden (444) in der Gassackwand aufweist, die so ausgebildet sind, dass sie bei einer Zugbelastung aus der Gassackwand entfernbar sind, wobei die Fäden (444) mit dem Draht (14) verbunden sind.
20. Fahrzeugschutzsystem nach einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Gassack (130) ein Teilvolumen (550) umfasst, das vor einer Aktivierung des Aktuators (10) und des Regulierungsmechanismus (522) strömungsmäßig vom Rest des Gassacks (130) abgeteilt ist, und der Regulie- rungsmechanismus (522) ein Belüftungsmechanismus ist, der so mit dem Draht (14) des Aktuators (10) verbunden ist, dass bei der Aktivierung des Aktuators (10) und des Regulierungsmechanismus (522) Gas in das abgeteilte Teilvolumen (550) strömt.
21. Fahrzeugschutzsystem mit einem Aktuator (10) nach einem der Ansprü- che 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (10) mit einer
Entriegelungsvorrichtung (660) verbunden ist, die so ausgelegt ist, dass sie bei einer Aktivierung des Aktuators (10) ein belastetes Bauteil (668) freigibt.
22. Fahrzeugschutzsystem mit einem Aktuator (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (10) zusätzlich durch Anlegen einer elektrischen Spannung erhitzt werden kann.
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