用於車輛安全系統的煙火致動器、致動器組件、包括此致動器的車輛安全系統以及致動方法與流程

2023-04-28 00:46:11 1

本發明涉及根據權利要求1的前序的用於車輛安全系統的煙火致動器。本發明還涉及致動器組件、車輛安全系統以及致動器的致動方法。例如通過US3,354,634A1已知根據上述類型的煙火致動器。

背景技術：

已知的致動器包括氣缸與中空活塞，中空活塞與氣缸能夠彼此相對移動。中空活塞包括遠端開槽端部，其在致動器的空閒狀態中從氣缸的一個軸端沿著縱向軸向方向突出。為此目的，在氣缸的軸端處設有在中空活塞的開槽端部內引導的平臺。點火器布置在中空活塞內部。點火器連接到中空活塞並且容納在點火以後釋放推進劑氣體的推進劑裝藥。釋放的推進劑氣體致使中空活塞內部的壓力增加，由此致使中空活塞在氣缸內部沿著縱向軸向方向移位。特別地中空活塞移位到氣缸中，使得在致動以後致動器的總長度減小。換句話說，已知致動器的總長度在空閒狀態中比在致動狀態中更大。

考慮到將致動器安裝到機動車中，在空閒狀態中的相對大的總體長度是一個問題。存在朝向包括越來越複雜技術裝置的更緊湊車輛的趨勢。可用在現代車輛中的構造空間在這方面是有限的。因此，針對用於安裝在車輛中的緊湊子組件而言存在基本需要。

技術實現要素：

本發明的目的是提出一種尤其在空閒狀態中具有小的總長度的煙火致動器。本發明的另一個目的是提出一種致動器組件以及包括此致動器的車輛安全系統。本發明的另一個目的是提出一種用於上述致動器的致動方法。

根據本發明，相對於通過權利要求1的主題的致動器、相對於通過權利要求8的主題的致動器組件、相對於通過權利要求9的主題的車輛安全系統以及通過權利要求10的主題的致動方法來實現此目的。

本發明基於提供一種用於車輛安全系統且包括氣缸和中空活塞的煙火致動器的構思，其中氣缸和中空活塞能夠相對於彼此從空閒狀態移動到致動狀態。在中空活塞內，布置有緊固地連接到中空活塞的點火器單元。在空閒狀態中，中空活塞可以容納在氣缸中。在致動狀態中，中空活塞可以至少部分地從氣缸突出使得制動器在致動狀態中比在空閒狀態中具有更大的總長度。

本發明的優點在於在一個方面，在致動器被致動或者相應地觸發以前，通過將點火器集成在中空活塞中，並且在另一個方面通過使移位移動反向，制動器在空閒狀態、即車輛內部的通常安裝位置中的總長度顯著地減小。當在致動器致動時或之後，如要求的後者然後可以具有比其空閒狀態中更大的總長度，以便移動車輛中的另一個部件諸如引擎蓋，以及相應地如期望地提升後者以一定距離。與此同時，中空活塞的使用使材料的顯著節約成為必要，這還導致了制動器的質量的減小以及相應的致動器重量的減小。此外，根據本發明的制動器通過簡單設計性能卓越從而導致在製造過程中的時間與成本節約。

在根據本發明的致動器的優選實施方式中，在空閒狀態中，中空活塞基本上完全地容納在氣缸中並且點火器單元、尤其是點火器單元的點火器基部緊固地並且尤其是正連接到中空活塞的近端縱向端。點火器基部可以至少部分地從中空活塞突出。特別地，點火器基部可以從氣缸部分地突出。當致動點火器單元時，點火器基部吸收高的推動力。點火器單元到中空活塞的連接能夠使所述力被適當地傳送。正連接具有特定優點以將作用在點火器單元上的力傳送到中空活塞。

在致動器的空閒狀態中，點火器單元可以定位在氣缸的近端軸向開口內部。特別地，伴隨在中空活塞的近端縱向端處的點火器單元布置，致動器的緊湊設計相對於在空閒狀態中的總長度通過此種方式進行改進。當處於空閒狀態中時，活塞基本上完全地容納在活塞內部，小的總長度將是特別明顯的。

點火器單元，尤其是點火器基部，可以形成或者具有用於待被致動的車輛安全系統的功能元件的致動元件。特別地，在致動狀態中點火器單元可以直接地或間接地撞擊或者鄰接抵靠待被致動的車輛的部件、諸如引擎蓋以便使部件(引擎蓋)提升或移動一定距離。此外，點火器單元可以用於釋放和/或割斷繫繩，以操作打開機構或者用於機械地分離電連接。在任意情形中，點火器單元可以沿著中空活塞的運動方向包括致動元件，其中致動元件形成中空活塞的末端，其用於車輛安全系統的功能的預先確定的致動。

在根據本發明的致動器的優選實施方式中，中空活塞具有基本上與氣缸的長度相應的長度。這確保在空閒狀態中，中空活塞被容納或者相應地基本上完全地浸沒在氣缸中。通過此種方式致動器的總長度大體上由氣缸的長度限定。

中空活塞可以具有包括氣體出口開口的遠端縱向端。氣體出口開口可以尤其相對於點火器單元沿著縱向軸向方向布置。當致動點火器單元時產生推進劑氣體，該推進劑氣體通過在遠端縱向端處的氣體出口開口離開中空活塞。致動器內部壓力的增加到目前為止主要地發生在中空活塞的遠端縱向端處。由此，中空活塞沿著近端方向滑動到氣缸外部或者氣缸沿著遠端方向相對於固定的中空活塞移位。

為了引起基於致動器內部的壓力增加的中空活塞與氣缸之間的相對移動，氣缸優選地包括遠端覆蓋件。遠端覆蓋件可以尤其在空閒狀態以及致動狀態中完全地閉合氣缸。

優選地，相應地在致動器的空閒狀態中，中空活塞的氣體出口開口靠近氣缸的遠端覆蓋件或者緊挨地置於其附近。離開氣體出口開口的推進劑氣體由此直接地作用在端部覆蓋件上並且開始氣缸與中空活塞之間的相對移動。

與致動器的空閒狀態相比，在致動器的致動狀態中氣缸的遠端覆蓋件可以更加遠離中空活塞的遠端縱向端。換句話說，氣缸與中空活塞之間的相對移動設置為使得中空活塞與氣缸將基本上遠離彼此移動並且由此致動器的總長度將增加。

根據本發明的致動器的優選實施方式使中空活塞設置為包括活塞閉合元件，該活塞閉合元件在氣缸內部引導中空活塞和/或在致動狀態中形成用於中空活塞的限定止動件。在中空活塞的遠端縱向端處的氣體出口開口優選地形成在活塞閉合元件中。活塞閉合元件可以構造為從中空活塞的側表面徑向地突出並且通過此種方式允許中空活塞在氣缸內部的共軸引導。活塞閉合元件可以尤其具有橫截面直徑，該橫截面直徑與具有間隙配合的氣缸的內徑基本上相應。

在其近端處，氣缸可以成錐形使得在致動狀態中活塞閉合元件鄰接抵靠錐形部。在此方面中，在致動狀態中的活塞閉合元件形成用於中空活塞的端部止動件。特別地，在此情形中活塞閉合元件防止中空活塞完全地滑出氣缸並且相應地防止中空活塞與氣缸彼此完全地分離。

在根據本發明的致動器中，點火器單元優選地包括限定用於推進劑、尤其是推進劑球粒和/或推進劑環和/或推進劑顆粒的燃燒室的推進劑蓋帽。優選地,推進劑蓋帽具有一個或多個徑向側通孔和/或端部側通孔，該一個或多個徑向側通孔和/或端部側通孔尺寸設計為使得一個方面推進劑可以保持在推進劑蓋帽內部、即在燃燒室中，並且另一個方面，由推進劑產生的推進劑氣體可以從推進劑蓋帽離開。通孔可以另外地通過例如以薄金屬膜的形式的覆蓋膜或填塞物閉合，覆蓋膜或填塞物可以在致動狀態中被損壞。作為另選，推進劑蓋帽無需包括任意此徑向側和/或端部側通孔並且可以通過突然打開或者尤其在其端面上被撕開在致動狀態中被打開。推進劑蓋帽可以具有薄的金屬殼體，例如由鋁或者由塑性材料製成。點火器單元由此形成緊湊的煙火部件，其可以在製造工藝過程中容易地被集成在中空活塞中。

為了防止容納在推進劑氣體流中的推進劑顆粒在致動點火器單元之後進入氣缸，用於推進劑顆粒的過濾器可以有利地布置在中空活塞中。過濾器對推進劑氣體是可滲透的但是抑制推進劑顆粒使得幾乎僅推進劑氣體流入到氣缸中。此外，過濾器在點火器單元的致動之後通過保持推進劑顆粒以及相應地推進劑渣滓離開通氣孔來防止布置在中空活塞的壁中的通氣孔阻塞或堵塞。

可以通過將點火器單元與中空活塞結合在統一組件中來助於根據本發明的致動器的製造。它可以特別地設置用於中空活塞以便與點火器單元形成單元，這通過周圍的結合部被注塑成型保持在一起。中空活塞可以另外地包括活塞閉合元件和/或用於推進劑顆粒的過濾器。通過此種方式，與點火器單元結合在一起中空活塞形成活塞組件，其適於作為單元操作並且在致動狀態中作為統一組件移位。

本發明的一個獨立方面涉及致動器組件，尤其是用於包括上述致動器的車輛的引擎蓋提升裝置。根據本發明的致動器組件可以設置為具有固定氣缸使得中空活塞在其從空閒狀態改變到致動狀態時能夠相對於氣缸移位。另選地，致動器組件可以設計為具有上述以根據本發明的方式的致動器，其中中空活塞尤其間接地通過點火器基部固定地安裝，使得當氣缸從空閒狀態改變到致動狀態時氣缸能夠相對於中空活塞移位。

致動器自身在全部變型中都優選地具有等同設計。然而，此兩個另選的區別在於致動器至致動器組件的包圍部件的連接。當氣缸固定地安裝時，例如至車輛的本體部分時，通過致動致動器使中空活塞滑動到氣缸外部。在此情形中，用於待被致動的車輛安全系統的功能元件的致動元件優選地通過點火器單元的點火器基部組成。另一方面，中空活塞固定地安裝到致動器組件的另外部件時，由於氣缸通過致動器的致動能夠使氣缸移動，因此氣缸、尤其是氣缸的遠端覆蓋件可以用作為致動元件。

根據本發明的致動器尤其適於用作針對車輛的引擎蓋提升裝置。處於致動狀態中的致動器作用在機動車輛的引擎蓋和/或引擎蓋的鉸接機構上。當致動致動器時，引擎蓋由此適於從其起始位置提升並且由此可變形引擎蓋與定位在其下面的剛性發動機部件之間的距離增加。這用於保護行人。在碰撞的情形中，由此防止引擎蓋的能量吸收變形被限定或者相應地過多地通過定位在其下面的剛性發動機部件限定。這有助於降低對行人損傷的風險。

本發明的另一個獨立方面涉及車輛安全系統，尤其是安全氣囊系統，其包括根據本發明的上述致動器或者根據本發明的上述致動器組件。

此外，在本發明的範圍內提供了致動前述致動器的方法，其中當觸發中空活塞內的點火器時，氣壓進行積聚，這對著氣缸的遠端覆蓋件作用使得中空活塞與氣缸相對於彼此移動，其中尤其使得點火器遠離氣缸的遠端覆蓋件移動。

附圖文字

在下文中，將通過兩個優選實施方式詳細地說明本發明，在附圖中，

圖1示出了根據優選實施的橫切根據本發明的致動器的縱向截面視圖；以及

圖2示出了根據另一個優選實施的橫切根據本發明的致動器的縱向截面視圖。

具體實施方式

圖1示出了沿縱向截面的根據本發明的致動器的第一實施方式。致動器包括氣缸10與中空活塞20。中空活塞20被引導為在氣缸10內部滑動並且能夠在氣缸10內部移動。具體地說，氣缸10與中空活塞20中的每個都具有圓柱形基本形狀，其中中空活塞20的外徑小於氣缸10的內徑。

氣缸10包括設有端部覆蓋件13的遠端11。端部覆蓋件13完全地閉合氣缸10的遠端11。特別地端部覆蓋件13可以焊接到氣缸的圓柱形基部。氣缸10包括在近端17處的近端軸向開口12。近端軸向開口12的尺寸設計為使得中空活塞20可以滑動通過氣缸10的近端軸向開口12。由此，近端軸向開口12的直徑至少與中空活塞20的外徑一樣大。此外，在氣缸10的近端17處設有錐形部14。特別地，在根據圖1的實施方式中，氣缸10在近端17處比在氣缸10的剩餘區域具有更大的壁厚。在具有增加的壁厚的區域中，形成接收密封環24的環形凹槽15。密封環24是O形環37並抵靠中空活塞20密封氣缸10。

中空活塞20包括近端縱向端21與遠端縱向端22。在遠端縱向端22的區域中，中空活塞20通過活塞閉合元件23閉合，其中活塞閉合元件23包括氣體出口開口27。氣體出口開口27相對於中空活塞20共軸地對準。

活塞閉合元件23包括徑向凸緣23a，該徑向凸緣23a從中空活塞20的外周徑向地突出並且支撐為在氣缸10的內周表面上滑動。徑向凸緣23a到目前為止構成用於在氣缸10內部引導中空活塞20的引導裝置。與此同時徑向凸緣23a形成用於中空活塞20的限定止動件。在致動器的致動狀態中，徑向凸緣23a鄰近錐形部14並且通過此種方式防止了中空活塞20完全地滑動到氣缸10的外部。

過濾器28在中空活塞20內部沿著近端方向連接到活塞閉合元件23。過濾器28用於在致動狀態中過濾以及相應地接收推進劑顆粒以及相應的推進劑渣滓。在此方面，過濾器28可以確保基本上僅推進劑氣體流出氣體出口開口27。在過濾器28與活塞閉合元件23之間，在中空活塞20的壁中設有側向通氣孔29。側向通氣孔29使氣缸10的內部與中空活塞20的內部聯通使得當致動此致動器時在氣缸10的兩個內部空間與相應的中空活塞20的兩個內部空間之間可能發生壓力補償。此外，如將在下面描述的，可以通過通氣孔29來調節致動器的阻尼。當通氣孔29設計為相對小時，可能發生低壓補償，並且相應地，當中空活塞20移動到氣缸10外部如此遠使得通氣孔20移動超過近端縱向端21，並且由此可以通氣到致動器的周圍環境中，發生很少的通氣。換句話說，當通氣孔20設計為相對小時，致動器具有很小的阻尼並且由此設計為可以說「剛性」。相反地，當通氣孔29設計為相對地大時，可以發生較高(較快)的壓力補償，並且相應地當中空活塞20移動到氣缸10外部如此遠使得通氣孔29移動超過近端縱向端21並且由此可以通氣到致動器的周圍環境中，發生更多通氣；即，致動器展示更多阻尼並且由此設計為可以說是「柔軟」。

另外地，通氣孔29還允許致動器的完美重置。這裡意味著在其中通氣孔29移動超過近端縱向端21的致動狀態中，可能發生如所需要的至致動器的周圍環境中的此最佳通氣，中空活塞20可以無需任何大的力的情況下再次滑入到氣缸10中。例如，在車輛的引擎蓋的情形中期望此重置能力，該引擎蓋能夠在通過致動器功能性地提升之後再次重置到其初始位置中。

點火器單元30緊固地連接到中空活塞20。點火器單元30包括由點火器基部31a和點火室31b形成的點火器31。點火器基部31a優選地採用注塑成型部件的形式。優選地，點火器基部31a由塑性材料製成。點火器基部31a支撐煙火點火器裝藥容納在其中的點火室31b。此外，在點火室31b中，設有電聯接到引線16的點火線。通過此種方式可以通過電流脈衝觸發點火器31。

點火器基部31a可以設有保持環35。保持環35優選地由金屬製成。保持環35加強點火器基部31a與中空活塞20之間的連接。

點火器31、尤其是點火器基部31a進一步緊固地連接到推進劑蓋帽32。推進劑蓋帽32限定推進劑球粒34容納在其中的燃燒室33。除了推進劑球粒34以外，還可以提供推進劑環和/或推進劑顆粒。通過燃盡推進劑球粒34釋放推進劑氣體，推進劑氣體經由前板中的開口和/或在中空活塞20內部的推進劑蓋帽32的徑向側上的開口(未示出)傳播並且穿過過濾器28。作為另選，推進劑蓋帽32可以不具有此額外開口並且推進劑蓋帽32的前板和/或推進劑蓋帽32的側壁可以突然打開或撕開並且沿著過濾器28的方向釋放推進劑氣體。在過濾器28中，推進劑顆粒以及相應的推進劑渣滓將會沉積。推進劑氣體繼續流動通過氣體出口開口27進入到氣缸10中。推進劑氣體撞擊端部覆蓋件13。由於氣缸10內部壓力的增加、尤其是在端部覆蓋件13的區域，觸發了中空活塞20與氣缸10之間的相對移動。

氣缸10與中空活塞20之間的相對移動可以被不同地構造。僅相關的是兩個部件中的一個，即氣缸10或中空活塞20固定地安裝在例如車輛中。例如，氣缸10可以被固定地安裝。為此目的，在圖1中車輛的本體部分40示意地為保持板的形式。在此情形中，在使致動器致動之後以及由此點火器單元30點火之後，中空活塞20沿著縱向軸向方向通過氣缸10的近端軸向開口12滑動到氣缸10的外部。所述移位通過由活塞閉合元件23的徑向凸緣23a形成的限定止動件以及該限定止動件與氣缸10的錐形部14相互作用來界定。

當中空活塞20保持或固定地安裝時，離開氣體出口開口27的推進劑氣體的流動產生氣缸10的移位。氣缸10沿著遠端方向移動。

在兩種情形中都開啟從致動器的先前空閒狀態轉變至致動狀態。在致動狀態中，氣缸10與中空活塞20彼此相對移位使得致動器的總長度在致動狀態中比在空閒狀態中更大。換句話說，中空活塞20容納在氣缸10中或者相應地插入到在圖1和圖2中示例的處於空閒狀態中的氣缸10中使得致動器總體上具有緊湊尺寸。這尤其涉及如與現有技術狀態相比內減小的總長度。

在根據圖1和圖2的實施方式中，基本上通過中空活塞20的壓接部25建立點火器單元30到中空活塞20的連接。特別地，在中空活塞20的近端縱向端21處設有徑向周邊壓接部，其在點火器基部31a與中空活塞20之間建立正連接。在根據圖1的實施方式中，另外地在中空活塞20的近端縱向端21處形成唇部26。通過沿著徑向方向向內地形成中空活塞端部來形成唇部，使得唇部26接合在點火器基部31a的環形凹入部38中，並且通過此種方式建立額外的正連接並且相應地將點火器單元30固定在中空活塞20內。

為了確保致動器的最佳功能，提供氣缸10抵靠中空活塞20的密封是有用的。在根據圖1的實施方式中，通過布置在氣缸10的近端17處的內環形凹槽15中的密封環24實現所述密封。此外，基部密封件36設置在點火器單元30，尤其是點火器基部31a與中空活塞20之間。基部密封件36，就像密封環24一樣通過O形環37構造。

圖2示出了根據本發明的致動器的第二實施方式。根據圖2的實施方式不同於根據圖1的實施方式尤其在於密封環24和基部密封件36的布置以及點火器基部31a的形狀。對於氣缸10抵靠中空活塞20的密封，根據圖2的實施方式設置為布置在活塞閉合元件23上、尤其是在徑向凸緣23a上，密封環24布置在外環形凹槽23b中。由此不是在如圖1中設置的中空活塞20的近端縱向端21處、而是在遠端縱向端22處執行密封。

在根據圖2的實施方式中，通過布置在保持環35的相對側上的兩個O形環37形成基部密封件36。點火器基部31a通過對等地設置在保持環35兩側上的兩個壓接部25固定在中空活塞20內。兩個壓接部25同時作用在基部密封件36的O形環37上並且通過此種方式確保適當密封。

在根據圖2的實施方式中，此外氣缸10設置為具有均勻壁厚。錐形部14基本上通過沿著近端方向通過氣缸10的直徑減小形成的肩部形成在氣缸10的近端17處。此外，在圖2中關於中空活塞20到點火器基部31a的連接是可見的，使得中空活塞20的近端縱向端21嵌入到點火器基部31a中。特別地，可以設置為點火器基部31a通過注塑成型工藝直接地注塑成型到中空活塞20的近端縱向端21使得點火器基部31a適當地固定到中空活塞20的近端縱向端21。

這適用於全部實施方式使得點火器基部31a與端部覆蓋件13可以形成用於待被致動的車輛安全系統的功能性元件的致動元件。在任何情形中，當氣缸10固定地安裝在車輛內部並且在這個程度上在致動狀態中中空活塞20滑動到氣缸10的外部時，點火器基部31a可以設置為形成此致動元件。另一個方面，當中空活塞20固定地安裝時，氣缸10的端部覆蓋件13優選地構成此致動元件。

當點火器基部31a形成致動元件時，提供具有金屬表面的端面39是有用的。例如，可以在端面39上設置金屬板。通過此種方式增加了致動元件的穩定性。

附圖標記列表

10 氣缸

11 遠端

12 近端軸向開口

13 端部覆蓋件

14 錐形部

15 內環形凹槽

16 引線

17 近端

20 中空活塞

21 近端縱向端

22 遠端縱向端

23 活塞閉合端

23a 徑向凸緣

23b 外環形凹槽

24 密封環

25 壓接部

26 唇部

27 氣體出口開口

28 過濾器

29 通氣孔

30 點火器單元

31 點火器

31a 點火基部

31b 點火室

32 推進劑蓋帽

33 燃燒室

34 推進劑球粒

35 保持環

36 基部環

37O 形環

38 環形凹入部

39 端面

40 本體部分