WO2008025372A1

WO2008025372A1 - Aktuator für eine aktive haube

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Publication number: WO2008025372A1
Application number: PCT/EP2006/009316
Authority: WO
Inventors: Joachim SCHÄFER
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2006-08-28
Filing date: 2006-09-26
Publication date: 2008-03-06
Anticipated expiration: 2009-02-28
Also published as: CN101528513B; DE102006040203A1; US8656716B2; CN101528513A; US20100089048A1

Abstract

Ein pneumatischer Aktuator umfasst eine Druckgasquelle, einen Zylinder (7) und einen zwischen einer Ruhestellung und einer ausgefahrenen Stellung bewegbaren Kolben (22). Der Kolben (22) begrenzt mit dem Zylinder (7) eine über eine erste Einlassöffnung (10) mit der Druckgasquelle verbundene und zum Bewegen des Kolbens (22) aus der Ruhestellung mit einem ersten Teil des Druckgases der Druckgasquelle beaufschlagbare erste Arbeitskammer (51) und eine zweite Arbeitskammer (52), die zum Bewegen des Kolbens (22) in die Ruhestellung über eine zweite Einlassöffnung (50) mit der Druckgasquelle verbunden und verzögert mit einem zweiten Teil von deren Druckgas beaufschlagbar ist.

Description

Aktuator für eine aktive Haube

B e s c h r e i b u n g

Die vorliegende Erfindung betrifft einen pneumatischen, insbesondere einen pyrotechnischen Aktuator für eine aktive Haube eines Kraftfahrzeuges.

Unter einer aktiven Haube wird eine Haube verstanden, die bei einem Unfall durch einen oder mehrere Aktuatoren automatisch angehoben wird, um den Abstand zwischen der Haube und darunter liegenden, schwer verformbaren Teilen des Kraftfahrzeuges zu vergrößern und so einem eventuell auf die Haube aufschlagenden Fußgänger einen verlängerten Bremsweg zur Verfügung zu stellen. So soll vermieden werden, dass der Fußgänger mit einer Geschwindigkeit auf die nicht verformbaren Karosserie- teile prallt, die zu lebensgefährlichen Verletzungen führen kann.

Es sind bereits diverse pneumatische, insbesondere pyrotechnische, Aktuatoren für diesen Zweck vorgeschlagen worden, die Gasgeneratoren, wie sie auch von Airbags bekannt sind, einsetzen, um die Haubenbewegung anzutreiben. Diese pyrotechnischen Aktuatoren haben eine vorteilhaft kurze Ansprechzeit, da sie im Allgemeinen elektrisch gezündet werden und daher zu ihrer Aktivierung nicht zeitaufwändig massive Teile beschleunigt werden müssen, und sie erzielen eine starke Beschleunigung der Haube, so dass diese ihre angehobene Stellung in kürzester Zeit erreicht. Nachteilig ist jedoch, dass die herkömmlichen Aktuatoren dieses Typs nicht reversierbar sind. Das heißt, sie taugen jeweils nur zum einmaligen Gebrauch und müssen anschließend ausgetauscht werden. Eine Fehlauslösung der Aktuatoren macht daher jedesmal einen kostspieligen Werkstattaufenthalt erforderlich. Da es schwerlich möglich ist, ein Auslösen der Aktuatoren bei einem Unfall zu vermei- den, falls die Haube vom Unfallgeschehen nicht betroffen ist, sind die Reparaturkosten eines mit pyrotechnischen Aktuatoren ausgestatteten Fahrzeuges nach einem Unfall in der Regel höher als die eines Fahrzeug, das diese Aktuatoren nicht aufweist.

Ein weiteres Problem der herkömmlichen pneumatischen Aktuaturen ist, dass durch deren Betätigung der feste Halt der Haube an der Karosserie in ihrer normalen Position verloren geht. Entweder ist nach Betätigung der Aktuatoren die Haube gegen die Karosserie im Rahmen des Zylinderhubs der Aktuatoren locker beweglich, oder sie bleibt in der angehobenen Stellung gefangen. In beiden Fällen ist ein Weiterfahren nach Auslösung der Aktuatoren mit erheblichen Sicherheitsrisiken behaftet, auch wenn das Fahrzeug ansonsten nicht wesentlich beschädigt ist, so dass in der Regel Fachpersonal zu Hilfe gerufen werden muss, um das Fahrzeug wieder flott zu machen.

Es besteht daher Bedarf nach einem pneumati- sehen Aktuator für eine aktive Haube, der in der Lage ist, nach einem Auslösen die Haube selbsttätig in die Normalstellung zurückzuführen, so dass die Fahrtüchtigkeit des Fahrzeugs nicht allein durch die Haubenauslösung beeinträchtigt werden kann. Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass bei einem pneumatischen Aktuator mit einer Druckgasquelle, einem zwischen einer Ruhestellung und einer ausgefahrenen Stellung bewegbaren Kolben, der mit dem Zylinder eine mit der Druckgasquelle verbundene und zum Bewegen des Kolbens aus der Ruhestellung mit einem ersten Teil des Druckgases der Druckgasquelle beaufschlagbare erste Arbeitskammer begrenzt, eine zweite Arbeitskammer zum Bewegen des Kolbens in die Ruhestellung mit einem zweiten Teil von deren Druckgas beaufschlagbar ist. Mit anderen Worten wird bei dem erfindungsgemäßen Aktuator das Druckgas der Druckgasquelle nacheinander für die Anhebung der aktiven Haube und anschließend für eine Zurückbewegung der Haube in ihre Normalposition benutzt.

Die Druckgasquelle kann wenigstens einen pyrotechnischen Gasgenerator umfassen. Diese auch für Airbags eingesetzten Gasgeneratoren können große Gasmengen unter hohem Druck mit geringer Schaltverzögerung liefern.

Um die Verzögerung zwischen der Beaufschlagung des Zylinders mit dem ersten Teil bzw. dem zweiten Teil des Druckgases zu bewirken, können in der Druckgasquelle zwei pyrotechnische Gasgeneratoren zur Erzeugung des ersten bzw. des zweiten Teils des Druckgases vorgesehen sein, die nacheinander gezündet werden.

Einer zweiten Ausgestaltung zufolge ist ein Verzögerungsglied in einer sich von der Druckgasquelle zu der zweiten Arbeitskammer erstreckenden Leitung vorgesehen. Dieses Verzögerungsglied ermöglicht es, einen einzigen pyrotechnischen Gasgenerator für die Erzeugung sowohl des ersten als auch des zweiten Teils des Druckgases zu nutzen. Das Verzögerungsglied kann auf einfache Weise im Wesentlichen durch ein Speichervolumen gebildet sein, das über ein erstes Ventil mit der Druckgasquelle und über ein zweites Ventil mit der zweiten Arbeitskammer verbunden ist.

Das erste Ventil ist vorzugsweise ein druckgesteuertes Einwegventil, welches den zweiten Teil des Druckgases in die zweite Arbeitskammer einlässt, ohne dafür eines externen Steuersignals zu bedürfen.

Das zweite Ventil ist vorzugsweise ein elektrisch gesteuertes Schaltventil, welches zu einem geeigneten Zeitpunkt, vorzugsweise mit einer vorgegebenen Verzögerung nach Zünden des pyrotechnischen Gasgenerators, das Gas aus dem Speichervolumen in die zweite Arbeitskammer durchlässt.

Ein Schließkörper des zweiten Ventils kann durch einen Elektromagneten, oder durch ein temperaturabhängig seine Gestalt änderndes Element wie etwa ein Bimetallelement, oder ein Gedächtnislegierungselement angetrieben sein. Beim Verwenden eines Bimetallelements und insbesondere eines Gedächtnislegierungselements kann die benötigte Verzögerung der Ventilöffnung daraus resultieren, dass das Bimetallelement bzw. das Gedächtnislegierungselement bei Beaufschlagung mit einem Heizstrom oder Erwärmung auf andere Weise eine bestimmte Zeit benötigt, um eine Temperatur zu erreichen, bei der es das Ventil öffnet.

Vorzugsweise ist das temperaturabhängig gestaltändernde Element durch die Wärme des Druckgases auf die zum Öffnen des zweiten Ventils erforderliche Temperatur erwärmbar. Das benötigte Speichervolumen kann auf einfache Weise durch eine sich zwischen den Ventilen erstreckende Rohrleitung gebildet sein. Dabei sind zweckmäßigerweise die Ventile benachbart zu entgegengesetzten Enden des Zylinders angeordnet.

Das Verzögerungsglied ist zweckmäßigerweise eingerichtet, um das zweite Ventil erst zu öffnen, nachdem der Kolben die maximal ausgefahrene Stellung erreicht hat. Die Energie des zweiten Teils des Druckgases wird somit nicht zum Dämpfen der Anhebung der Haube, sondern ausschließlich zum Antreiben der Bewegung des Kolbens zurück in die Ruhestellung genutzt.

Um zu vermeiden, dass sich gegen Ende der

Kolbenbewegung in der durch die Bewegung verkleinerten der beiden Arbeitskammern ein unzweckmäßig hoher Gegendruck aufbaut, kann vorgesehen sein, dass die erste und/oder die zweite Arbeitskammer über eine Drosselstelle mit der Umgebung kommuniziert.

Einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung zufolge können das erste und das zweite Ventil in einem Wegeventil zusammengefasst sein, über das in einem ersten Zustand des Wegeventils das Speichervolumen mit der Druckgasquelle und in einem zweiten Zustand mit der zweiten Arbeitskämmer kommunizieren.

Der Kolben ist vorzugsweise in der Ruhestellung verriegelbar.

Eine Verriegelung des Kolbens ist dann zweckmäßigerweise durch Druckgasbeaufschlagung lösbar.

Im Falle der Verwendung eines Wegeventils, wie oben erwähnt, kann ein Schließkörper des Wegeventils zweckmäßigerweise gleichzeitig als Riegel für die Verriegelung des Kolbens dienen.

Der Kolben ist zweckmäßigerweise entriegelt, während sich das Wegeventil in dem oben erwähnten ersten bzw. zweiten Zustand befindet. In einem dritten Zustand des Wegeventils, in welchem der Kolben verriegelt ist, ist die erste Arbeitskammer zweckmäßigerweise von der Druckgasquelle abgesperrt, um einen Druckaufbau in dieser, der die Entriegelung erschweren könnte, zu verhindern.

Einer besonders bevorzugten Ausgestaltung zufolge hat der Zylinder in einem mittleren Bereich eine größere lichte Weite als in wenigstens einem seiner Endbereiche. Dies führt dazu, dass während der Bewegung des Kolbens aus der Ruhestellung ein Teil des in die erste Arbeitskammer eingespeisten Druckgases an dem Kolben vorbei streichen kann und an dessen entgegengesetzter Seite ein Gaspolster bildet, welches die Kolbenbewegung kurz vor Erreichen der maximal angehobenen Stellung weich dämpft. Auf diese Weise werden übermäßige Schwingbewegungen der angehobenen Haube vermieden, die die Schutzwirkung des Anhebens der Haube beeinträchtigen.

Gegenstand der Erfindung ist auch ein Kraftfahrzeug mit einer aktiven Haube, die an einem Rahmen des Kraftfahrzeugs über Aktuatoren wie oben definiert gehalten ist.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren. Es zeigen:

Fig. 1 ein Kraftfahrzeug mit einer von Aktuatoren in einer angehobenen Stellung gehaltenen Haube;

Fig. 2 eine perspektivische auseinander- 5 gezogene Ansicht eines Aktuators gemäß der Erfindung;

Fig. 3 einen Schnitt durch ein eingangs- seitiges Ventil eines Verzögerungs- 10 gliedes;

Fig. 4 einen schematischen Schnitt durch den Aktuator der Fig. 2 in verriegeltem Zustand; 15

Fig. 5 den Kolben des Aktuators;

20 Fig. 6 den Aktuator im entriegelten und teilweise angehobenen Zustand;

Fig. 7 einen Schnitt durch ein ausgangssei- tiges Ventil eines Verzögerungsglie- 25 des;

Fig. 8 einen zu Fig. 4 analogen Schnitt durch den verriegelten Aktuator gemäß einer zweiten Ausgestaltung; 30

Fig. 9 einen Teilschnitt durch den Aktuator der zweiten Ausgestaltung während einer Anhebebewegung des Kolbens; und

35 Fig. 10 einen zu Fig. 9 analogen Teilschnitt durch den Aktuator während einer Abwärtsbewegung des Kolbens.

Fig. 1 zeigt schematisch ein Kraftfahrzeug mit einer Motorhaube 1, die durch benachbart zum vorderen bzw. hinteren Rand der Haube 4, 2 angeordnete Aktuatoren 5, 3 in einer gegenüber einer Normalstellung, in der sie mit benachbarten Karosserieteilen 6 bündig ist, angehobenen Stellung gehalten ist. Die Haube 1 ist ausschließlich durch die Aktuatoren 3, 5 unterstützt.

Fig. 2 zeigt eine perspektivische auseinandergezogene Ansicht eines der zwei hinteren Aktuatoren 3. Er umfasst einen langgestreckten Zylinder 7, der zwei Befestigungsflansche 8 zur Montage des Zylinders 7 an einem starren Rahmen des Kraftfahrzeuges trägt.

Eine an einen Zylinderdeckel 16 des Zylinders 7 austretende Kolbenstange 18 ist an ihrer Spitze mit einem Gewinde versehen. Das Gewinde ist vorgesehen, um in einen Scharnierträger 19 eingeschraubt zu werden, an dem ein Lenker oder, im bevorzugten Fall eines Eingelenkscharniers, ein fest an der Haube 1 angebrachtes Scharnierteil 17 angelenkt ist. Ein Pufferstück 20 aus Hartgummi oder einem anderen geringfügig elastisch ver- formbaren Material mit einer zentralen Bohrung 21 ist vorgesehen, um auf die Kolbenstange 18 aufgesteckt und in der Ruhestellung des Aktuators zwischen dem Scharnierträger 19 und dem Zylinderdeckel 16 eingeklemmt und verformt zu werden. Hierfür ist die Kolbenstange 18 im Ruhezustand in dem Zylinder 7 verriegelt, wie im

Folgenden noch genauer beschrieben wird. Die Verformung des Pufferstücks 20 ist stark genug, um eine Rückstellkraft des Pufferstücks 20 hervorzurufen, die größer ist als jede unter normalen Betriebsbedingungen, beim Fahren oder beim Öffnen und Schließen der Haube 1, auf die Haube wirkende Kraft. So findet unter normalen Betriebsbedin- gungen keine zusätzliche Verformung des Pufferstücks 20 statt, das heißt, der Scharnierträger 19 ist effektiv unbeweglich in Bezug auf den Zylinder 7 und die diesen tragende Karosserie.

An einem unteren Ende des Zylinders 7 ist ein Gaseinlassflansch 9 mit Einlassöffnung 10 angeordnet. Ein Gasgeneratorträger 11 ist vorgesehen, um über ein Verzweigungsstück 15 gasdicht an dem Einlassflansch 9 be- festigt zu werden. Der Gasgeneratorträger 11 weist Kammern für drei Gasgeneratoren 12 auf, die mit der Einlassöffnung 10 verbunden sind. In einem Durchgang zwischen jeder Kammer und dem Verzweigungsstück 15 kann jeweils eine in der Figur nicht gezeigte zerstörbare Trennwand in dem Gasgeneratorträger 11 angebracht sein, die aufreißt, wenn der Gasgenerator 12 in der ihr zugeordneten Kammer gezündet wird, die aber einen in der ihr zugeordneten Kammer untergebrachten Gasgenerator 12 davor schützt, durch die Explosion eines Gasgenerators 12 in einer benachbarten Kammer mitgezündet zu werden.

Ein an der vom Zylinder 7 abgewandten Seite des Gasgeneratorträgers 11 zu montierender Deckel 13 enthält eine elektronische Zündschaltung, die jeweils bei Empfang eines Zündbefehls über ein Signalkabel 14 einen der Gasgeneratoren 12 zündet.

Der Aktuator der Fig. 2 ist somit in der Lage, drei Aufstellbewegungen der Haube 1 anzutreiben, bevor er verbraucht ist und ausgetauscht werden muss.

Es liegt auf der Hand, dass auch mehr oder weniger als drei Gasgeneratoren 12 in dem Gasgeneratorträger 11 untergebracht sein können. Die Zahl der Gasge- neratoren wird im Allgemeinen jedoch nicht größer sein als fünf oder sechs, da die Zahl der zu erwartenden HaubenaufStellbewegungen während der Lebensdauer eines Kraftfahrzeuges beschränkt ist.

Grundsätzlich käme auch ein Gasgeneratorträger mit einem einzigen Gasgenerator in Frage, der dann jedes Mal nach einer Aufstellung der Haube 1 ausgetauscht werden müsste, während der Zylinder selber im Fahrzeug verbleiben könnte. Ein Austausch des Generatorträgers, der dann nach jeder Aufstellung der Haube 1 erforderlich wäre, würde jedoch erhebliche Sicherheitsvorkehrungen erfordern, die in einer Kfz-Werkstatt nur schwierig zu gewährleisten sind.

Das Verzweigungsstück 15 hat drei Anschlüsse, von denen einer mit dem Gasgeneratorträger 11, der zweite mit der Einlassöffnung 10 des ersten Gaseinlassflansches 9 und der dritte mit einem Einwegventil 41 verbunden ist. Fig. 3 zeigt einen schematischen Schnitt durch das Verzweigungsstück 15 und das Einwegventil 41. In die Wand eines Leitungsstücks 42, das den Gasgeneratorträger 11 mit der Einlassöffnung 10 verbindet, ist ein kegelförmiger Durchgang 43 gebohrt, der in eine Ventilkammer 44 mündet. In der Ventilkammer 44 sind eine Kugel 45 und eine Schraubenfeder 46 untergebracht, die die Kugel 45 dicht in den kegelförmigen Durchgang 43 hineindrückt. Von den dem Durchgang 43 gegenüberliegenden Ende der Ventilkammer 44 geht eine Rohrleitung 47 aus. Um auszuschließen, dass die Kugel 45 dicht gegen den Eingang der Rohrleitung 47 gedrückt wird, ist dieser als ein kurzer in die Ventilkammer 44 eingreifender geschlitzter Stutzen 48 ausgeführt .

Die Rohrleitung 47 erstreckt sich, wie in Fig. 2 zu erkennen, zu einer Einlassöffnung eines zweiten Ventils 49, hier eines Magnetventils, das normalerweise eine zweite Einlassöffnung am oberen Ende des Zylinders 7 geschlossen hält.

Fig. 4 zeigt den Zylinder 7 der Fig. 2 in einem axialen Schnitt. Eine interne Kammer 23 des Zylinders 7 ist gegliedert in eine Hauptkammer 24 und eine Vorkammer 25, die jeweils von zylindrischer Form und zueinander koaxial sind. Der freie Durchmesser der im unteren Bereich des Zylinders angeordneten Vorkammer 25 ist deutlich kleiner als derjenige der Hauptkammer 24. Eine Bohrung 26 erstreckt sich zwischen der Vorkammer 25 und der ersten Einlassöffnung 10. Die von dem zweiten Ventil 49 versperrte zweite Einlassöffnung 50 mündet direkt in den oberen Bereich der Kammer 23.

Die Kolbenstange 18 hängt zusammen mit einem Kolben 22, der sich in seiner in der Figur gezeigten Ruhestellung am unteren Ende der Kammer 23 befindet. Der in Fig.5 in einer perspektivischen Ansicht gezeigte Kolben 22 umfasst eine Kolbenplatte 27, die den Querschnitt der Hauptkammer 24 ausfüllt und sie in eine untere und eine obere Arbeitskammer 51 bzw. 52 unterteilt, und einen von der Kolbenplatte 27 nach unten in die Vorkammer 25 hinein abstehenden Zapfen 28. In einem oberen Bereich der Vorkammer 25, zwischen der Einmündung der Bohrung 26 in die Vorkammer 25 und der Hauptkammer 24, füllt der Zapfen 28 den Querschnitt der Vorkammer 25 aus. Eine Spitze 29 des Zapfens 28 ist im Querschnitt halbzylindrisch und liegt mit ihrer gekrümmten Außenseite dicht an der Wand der Vorkammer 25 rings um die Einmündung der Bohrung 26 an. Eine mit der Bohrung 26 fluchtende Bohrung 30 durchsetzt die Spitze 29 des Zapfens 28.

Ein in der Figur halb in Seitenansicht, halb im

Schnitt gezeigter Riegel 31 ist in der Bohrung 30 ver- schiebbar aufgenommen. Ein Stirnende 32 des Riegels 31 greift in die Bohrung 26 ein. Ein am gegenüberliegenden Fußende des Riegels 31 abstehender Ringflansch 33 ist in einer Kammer 34 verschiebbar aufgenommen, die an der der Bohrung 26 diametral gegenüberliegenden Seite der Vorkammer 25 gebildet ist. Eine in der Kammer 34 untergebrachte Druckfeder 35 hält den Riegel 31 in der gezeigten Position, in der der Ringflansch 33 an einer Schulter der Kammer 34 anliegt.

Am Boden der Vorkammer 25, unterhalb der Spitze 29 des Zapfens 28, ist ein Sperrkörper 36 angeordnet. Der Sperrkörper 36 hat eine gestufte Oberseite mit einer ersten horizontalen Andrückfläche 38, die in der gezeigten Konfiguration durch eine Druckfeder 37 gegen die Spitze 29 gedrückt ist, sowie einer vertikalen Andrückfläche 39 und einer weiteren horizontalen Andrückfläche 40, deren Funktion im Folgenden in Verbindung mit dem Entriegelungsvorgang und der Reversierung des Aktuators beschrie- ben wird.

Im Falle der Betätigung des Aktuators dringt Druckgas vom Gasgenerator 12 in die Bohrung 26 ein und drückt gegen die Stirnseite 32 des Riegels 31. Der Riegel 31 weicht unter dem Druck zurück, bis er die Bohrung 30 im Zapfen 28 verlassen hat. Nun strömt das Gas durch die Bohrungen 26, 30 frei in die Vorkammer 25 und wirkt auf die Unterseite des Zapfens 28. Der Kolben 22 weicht dem Druck des Gases nach oben aus, da er mit dem Austritt des Riegels 31 aus der Bohrung 30 entriegelt ist. Gleichzeitig mit dem Kolben 22 bewegt sich der Sperrkörper 36 unter dem Druck der Feder 37 aufwärts, bis er durch den Kontakt der horizontalen Andrückfläche 40 mit dem Riegel 31 gestoppt wird. Sobald die Spitze 29 des Zapfens 28 beginnt, die Vorkammer 25 zu verlassen, strömt Druckgas aus der Vorkammer 25 in die Hauptkammer 24 ein und wirkt so auf die gesamte Querschnittsfläche des Kolbens 22 ein und treibt den Kolben mit großer Kraft aufwärts.

Die Hauptkammer 24 ist gegliedert in einen Kopf- und einen Fußabschnitt 53 bzw. 54, deren Innendurchmesser dem Durchmesser der Kolbenplatte 27 ent- spricht, so dass die Kolbenplatte 27 in diesen Abschnitten 53, 54 im Wesentlichen dicht an den Wänden des Zylinders geführt ist, und einen Mittelabschnitt 55, dessen lichte Weite geringfügig größer ist als die der Kopf- und Fußabschnitte 53, 54. Wenn der Kolben 22 nach Entriege- lung unter dem Druck des in die untere Arbeitskammer 51 strömenden Druckgases den Mittelabschnitt 55 erreicht, kann Druckgas an den Rändern der Kolbenplatte 27 vorbei in die obere Arbeitskammer 52 strömen. Wenn später die Kolbenplatte 27 den Kopfabschnitt 53 erreicht, wird das in die obere Arbeitskammer 52 übergeströmte Gas darin komprimiert und bremst den Kolben 22, so dass ein abrupter Anschlag der Kolbenplatte 27 an die obere Stirnwand des Zylinders 7 vermieden wird. Der Kolben 22 wird auf diese Weise, wenn er sich der oberen Anschlagstellung des Zylinders nähert, progressiv abgebremst, und eine abrupte Verzögerung, die heftige Schwingungen der Motorhaube 1 anregen könnte, wird vermieden. Zur Schwingungsdämpfung dient auch eine Drosselstelle 56, über die durch die Aufwärtsbewegung des Kolbens 22 komprimiertes Gas ins Freie entweichen kann. Die Drosselstelle 56 ist hier als eine kleine Bohrung am oberen Ende des Zylinders 7 dargestellt, sie kann aber auch eine auch eine bewusst undicht gestaltete Passung zwischen Zylinderdeckel 16 und Kolbenstange 18 sein Eine entsprechende Drosselstelle 57 ist am unteren Ende der Hauptkammer 24 angeordnet. Während das Gas in die untere Arbeitskammer 51 einströmt und den Kolben 22 aufwärts treibt, ist sein Druck auch ausreichend, um die Kugel 45 von ihrem Sitz 43 abzuheben. Der Gasstrom von Gasgenerator 12 teilt sich daher im Verzweigungsstück 15 wenigstens zeitweilig auf in einen ersten Teil, der in die untere Arbeitskammer 51 einströmt, und einen zweiten Teil, der die Kugel 45 passiert und in die Ventilkammer 44 und die sich daran anschließende Rohrleitung 47 eindringt. Der Zustrom von Gas in die Rohrleitung 47 kommt zum Erliegen, sobald der Gasdruck in der Rohrleitung 47 soweit angestiegen ist, dass die Druckdifferenz zwischen dem Leitungsstück 42 und der Rohrleitung 47 nicht mehr genügt, um das Ventil 41 offen zu halten. Gegen Ende der Aufstellbewegung der Motorhaube 1 kann der Druck in dem Leitungsstück 42 sogar unter denjenigen in der Rohrleitung 47 abfallen; da der Druck in der Rohrleitung 47 die Kugel 45 gegen ihren Sitz 43 presst, kommt dabei es zu keinem Rückfluss von Druckgas in das Leitungsstück 42.

Die elektronische Steuerschaltung, die zuvor den Gasgenerator 12 gezündet hat, steuert mit einer festgelegten Verzögerung nach dem Zündzeitpunkt das zweite Ventil 49 an, um es zu öffnen, so dass das in der Rohr- leitung 47 gestaute Druckgas über die zweite Einlassöffnung 50 in die obere Arbeitskammer 52 des Zylinders 7 strömen kann. Die Zeitverzögerung zwischen dem Zünden des Gasgenerators 12 und dem Öffnen des zweiten Ventils 49 ist groß im Vergleich zur Zeit, die der Kolben 22 benötigt, um seine höchste Stellung zu erreichen. So ist sichergestellt, dass über die Drosselstellen 56, 57 der Druck in den Arbeitskammern 51, 52 bereits wieder weitgehend auf Atmosphärendruck abgeklungen ist, bevor das in der Rohrleitung gespeicherte Gas in die obere Arbeitskammer 52 eingelassen wird. Der hieraus resultierende Überdruck in der oberen Arbeitskämmer 52 treibt den Kolben 22 wieder abwärts in Richtung seiner zuvor innegehabten verriegelten Stellung. Der Zapfen 28 dringt unter dem Druck des Gases in der oberen Arbeitskammer 52 wieder in die

Vorkammer 25 ein und trifft dabei auf den Sperrkörper 36. Indem der Kolben 22 den Sperrkörper 36 nach unten zurückdrängt, macht er dem Riegel 31 den Weg frei, so dass dieser wieder in die Bohrung 29 des Zapfens 15 einrücken kann. Wenn dies geschieht, ist der Kolben 22 am Zylinder 7 wieder vollständig verriegelt, und zusammen mit dem Kolben 22 ist auch die an der Kolbenstange 18 montierte Motorhaube wieder fest in Bezug auf die Karosserie gehalten.

Falls der Aktuator bei einem leichten Unfall betätigt wird, der die Fahrtüchtigkeit des Fahrzeugs nicht beeinträchtigt, kehrt somit die Motorhaube 1 vollautomatisch in genau denselben gesicherten Zustand zu- rück, den sie vor dem Unfall innehatte, und das Fahrzeug kann ohne Bedenken hinsichtlich der Sicherheit der Haube 1 weiter gefahren werden.

Anstelle des Magnetventils können als das zweite Ventil 49 auch auf andere Weise gesteuerte

Ventiltypen eingesetzt werden, um den verzögerten Zustrom des Gases in die obere Arbeitskammer 52 zu gewährleisten. So kann beispielsweise die Bewegung eines Schließkörpers des Ventils durch ein elektrisch beheizbares Bimetallele- ment angetrieben werden. Bei einer Ventilkonstruktion, bei der der Schließkörper in gewissem Umfang beweglich ist, ohne das Ventil zu öffnen, kann ein solches Bimetallelement ab dem Zeitpunkt des Zündens des Gasgenerators 12 mit einem schwachen Heizstrom beaufschlagt werden, der so bemessen ist, dass mit einer gewünschten Verzögerung das Bimetallelement einen Verformungsgrad erreicht, bei dem es das Ventil öffnet. Natürlich kann das Bimetallelement auch mit einem auf elektronischem Wege gegenüber dem Zündzeitpunkt verzögerten, starken Heizstrom beaufschlagt werden, der ohne wesentliche Verzögerung das Bimetallelement auf eine zum Öffnen des Ventils erforderliche Temperatur bringt. Bevorzugt gegenüber Bimetallelementen sind jedoch Elemente aus einer Gedächtnislegierung, da diese ihre Gestalt nicht wie ein Bimetallelement kontinuierlich in Abhängigkeit von der Temperatur ändern, sondern eine Phasenübergangstemperatur aufweisen, bei der sie ziemlich abrupt von einer Niedertemperatur- in eine Hochtemperaturgestalt übergehen. Auch Gedächtnislegierungselemente können wahlweise mit einem gegenüber der Zündung des Gasgene- rators 12 unverzögerten, schwachen und erst nach einer gewissen Zeitspanne zur Formänderung führenden Heizstrom beaufschlagt werden oder mit einem gegenüber der Zündung verzögerten, dafür aber stärkeren Heizstrom.

Einer zweckmäßigen Weiterbildung zufolge ist das Bimetallelement oder das Gedächtnislegierungselement des zweiten Ventils 49 derart in thermischem Kontakt mit dem vom Gasgenerator 12 kommenden heißen Druckgas angeordnet, dass es nach einer zum Erwärmen des Elements benötigten Verzögerungsspanne öffnet. Eine elektrische Heizung kann entfallen, was die elektronische Steuerschaltung vereinfacht und die Störfestigkeit des Aktuators verbessert.

Ein zweites Ventil 49 dieser Art ist in Fig. 7 in einem Schnitt gezeigt. Ein innerer Hohlraum 58 des Ventils kommuniziert mit der Rohrleitung 47. Eine Feder 59 aus Gedächtnislegierung ist in dem Hohlraum 58 angeordnet, um durch in den Hohlraum 58 eindringendes Druckgas erwärmbar zu sein. Die Feder 59 ist in eine druckfeste Kapsel 60 eingeschlossen, die verhindert, dass ein von der Feder 59 in einer mit der zweiten Einlassöffnung 50 kommunizierenden Bohrung 61 gehaltener Gleiter 62 durch beim Zünden des Gasgenerators 12 in den Hohlraum 58 einströmendes Druckgas verschoben wird. Die Drosselstelle 56 ist hier nicht als Bohrung im Zylinder 7 ausgeführt, sondern erstreckt sich von der Bohrung 61 aus ins Freie. Ein gewinkelter Durchgang 63 verbindet den Hohlraum 58 mit der Bohrung und ist in der gezeigten Konfiguration durch den Gleiter 62 verschlossen. Wenn die Feder 59 ausreichend erwärmt ist, streckt sie sich aus, so dass über den Durchgang 63 und einen Durchgang 64 des Gleiters 62 dass Druckgas zur zweiten Einlassöffnung 50 strömen kann.

Anstatt wie bei der in Fig. 2 gezeigten

Konstruktion den Gasstrom eines einzelnen Gasgenerators aufzuteilen, um die Teile nacheinander den Arbeitskammern 51, 52 zuzuführen, können auch das Verzweigungsstück 15 und die Rohrleitung 47 entfallen, und es kann statt dessen je eine Baugruppe mit den oben beschriebenen

Komponenten 10 bis 14 an der ersten Einlassöffnung 10 und der zweiten Einlassöffnung 50 montiert sein. Indem die beiden Baugruppen von einer Steuerschaltung mit einem passenden Zeitversatz betätigt werden, kann die angehobene Haube 1 wieder abgesenkt und im abgesenkten Zustand verriegelt werden.

Es ist auch eine Ausgestaltung denkbar, bei der die Kammer 23 des Zylinders nicht in Haupt- und Vorkammer unterteilt ist, der Zapfen 28 entfällt und stattdessen eine zu der Bohrung 30 homologe Bohrung in der Kolbenplatte 27 selbst gebildet ist.

Eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemä- ßen Aktuators wird nun anhand der Figuren 8 bis 10 erläutert, wobei Komponenten des Aktuators, die denen der mit Bezug auf die Figuren 1 bis 7 erläuterten Ausgestaltung gleichen, mit denselben Bezugszeichen bezeichnet sind. Insbesondere ist die Kammer 24 des Zylinders 7 mit den unterschiedlich weiten Abschnitten 53, 54, 55 und die Form des darin beweglichen Kolbens 22 mit Kolbenplatte 27 und durchbohrtem Zapfen 28 dieselbe wie mit Bezug auf Fig. 4 bis 6 erläutert.

Der Riegel 31 ist gegliedert in einen der ersten Einlassöffnung 10 zugewandten Stift 70, der in der Konfiguration der Fig. 8 die Bohrung 30 des Zapfens 28 durchsetzt und so den Kolben 22 verriegelt hält, sowie an den Stift 70 anschließende ringförmige Abschnitte 71, 72, 73, von denen die beiden größeren 71, 73 mit ihren Umfangsflachen dicht an der Wand der zylindrischen Kammer 34 anliegen, während der dazwischenliegende, engere Ringabschnitt 72 zusammen mit der Wand der Kammer 34 einen ringförmigen Hohlraum begrenzt. Eine von der Bohrung 26 abzweigende Leitung 74 mündet in die Kammer 34 an einer durch den Ringabschnitt 71 versperrten Stelle. Der den Abschnitt 72 umgebende Ringraum ist durch eine Leitung 75 mit einer Speicherkammer 76 verbunden, die hier der übersichtlicheren Darstellung wegen in axialer Verlängerung des Zylinders 7 dargestellt ist, in der Praxis aber meist neben diesem angeordnet sein wird, um die Bauhöhe des Aktuators gering zu halten. Eine weitere sich zwischen der Speicherkammer 76 und der Kammer 34 erstreckende Leitung 77 ist durch den Ringabschnitt 73 versperrt. Ein vom Druckgaseinlass 10 abgewandter Bereich der Kammer 34 ist durch eine Leitung 78 mit der oberen

Arbeitskammer 52 verbunden. Zwei Durchlässe 79, 80 führen von der Kammer 34 ins Freie.

Wenn bei Betätigung des Aktuators Druckgas in die Bohrung 26 eindringt, kann es zunächst nicht über die Leitung 74 in die Kammer 34 gelangen, da die Leitung 74 von dem Ringabschnitt 71 versperrt ist. Durch den auf das Stirnende 32 des Riegels 31 einwirkenden Gasdruck wird der Riegel 31 zurückgedrängt, bis, wie in Fig. 9 gezeigt, der hinterste Ringabschnitt 73 an die Rückwand der Kammer 34 anschlägt und die Druckfeder 35 maximal gestaucht ist. In dieser Stellung ist der Stift 70 aus der Bohrung 30 des Zapfens 28 herausgezogen, so dass sich der Kolben 22 wie mit Bezug auf Fig. 6 erläutert aufwärts bewegt, und gleichzeitig sind in der Kammer 34 durch den Ringab- schnitt 71 voneinander getrennt zwei Ringräume gebildet, von denen der eine die Leitungen 74, 75 und der andere die Leitung 78 mit dem Durchlass 79 verbindet. So gelangt einerseits Druckgas aus der Bohrung 26 in die Speicherkammer 76, und durch die Bewegung des Kolbens 22 aus der oberen Arbeitskammer 52 verdrängte Luft strömt über die Leitung 78 und den Durchlass 79 ins Freie.

Wenn der Gasdruck in der Bohrung 26 nach erfolgter Anhebung der Haube 1 nachlässt, schiebt die Feder 35 den Riegel 31 wieder in Richtung des Druckgaseinlasses 10, bis die Bewegung des Riegels 31 durch den Kontakt seines Stirnendes mit der Andrückfläche 39 des Sperrkörpers 36 zum Stillstand kommt. In dieser in Fig. 10 gezeigten Stellung blockiert der Ringabschnitt 71 die Leitung 75, und der Ringabschnitt 73 blockiert den

Durchlass 79, wohingegen die Leitungen 77, 78 miteinander kommunizieren. So strömt das in der Phase der Fig. 9 in der Speicherkammer 76 gespeicherte Druckgas in die obere Arbeitskammer 52 und treibt den Kolben 22 zurück nach unten, bis schließlich dessen Zapfen 28 wieder in die Vorkammer 25 einrückt, den Sperrkörper 36 zurückdrängt und schließlich der Riegel 31, angetrieben durch die Druckfeder 35, von neuem in die Bohrung 30 eindringt. Damit ist der Aktuator für eine neuerliche Betätigung bereit, ohne dass hierfür ein Wartungszugriff erforderlich wäre. - 25 -

B e z u g s z e i c h e n l i s t e

Motorhaube 1

Rand 2

Aktuator 3

Rand 4

Aktuator 5

Karosserieteil 6

Zylinder 7

Befestigungsflansch 8

Gaseinlassflansch 9 erste Einlassöffnung 10

Gasgeneratorträger 11

Gasgenerator 12

Deckel 13

Signalkabel 14

Verzweigungsstück 15

Stirnseite 16

Scharnierteil 17

Kolbenstange 18

Scharnierträger 19

Pufferstück 20

Kolben 22

Kammer 23

Kammer 24

Vorkammer 25

Bohrung 26

Kolbenplatte 27

Zapfen 28

Spitze 29

Bohrung 30

Riegel 31

Stirnende 32

Ringflansch 33

Kammer 34

Druckfeder 35 - 26 -

Sperrkörper 36

Druckfeder 37

Andrückfläche 38, 39, 40

Einwegventil 41

Leitungsstück 42

Sitz 43

Ventilkammer 44

Kugel 45

Schraubenfeder 46

Rohrleitung 47

Stutzen 48

Magnetventil 49 zweite Einlassöffnung 50 untere Arbeitskämmer 51 obere Arbeitskammer 52

Kopfabschnitt 53

Fußabschnitt 54

Mittelabschnitt 55

Drosselstelle 56, 57 innerer Hohlraum 58

Feder 59

Kapsel 60

Bohrung 61

Gleiter 62

Durchgang 63

Durchgang 64

Stift 70

Ringabschnitte 71, 72, 73

Leitung 74, 75

Speieherkammer 76

Leitung 77, 78

Durchlässe 79, 80

Claims

- 20 -P a t e n t a n s p r ü c h e

1. Pneumatischer Aktuator mit einer Druckgasquelle (11, 12, 13), einem Zylinder (7), einem zwischen einer Ruhestellung und einer ausgefahrenen Stellung bewegbaren Kolben (22), der mit dem Zylinder (7) eine mit der Druckgasquelle (11, 12, 13) verbundene und zum Bewegen des Kolbens (22) aus der Ruhestellung mit einem ersten Teil des Druckgases der Druckgasquelle (11, 12, 13) beaufschlagbare erste Arbeitskammer (51) begrenzt, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Arbeitskammer (52) zum Bewegen des Kolbens (22) in die Ruhestellung mit der Druckgasquelle (11, 12, 13) verbunden und verzögert mit einem zweiten Teil von deren Druckgas beaufschlagbar ist.

2. Pneumatischer Aktuator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckgasquelle (11, 12, 13) wenigstens einen pyrotechnischen Gasgenerator (12) umfasst.

3. Pneumatischer Aktuator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verzögerungsglied (41, 47, 49) in eine die Druckgasquelle (11, 12, 13) mit der zweiten Arbeitskammer (52) verbindende Druckgasleitung eingefügt ist.

4. Pneumatischer Aktuator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verzögerungsglied (41, 47, 49) ein über ein erstes Ventil (41) mit der

Druckgasquelle (11, 12, 13) und über ein zweites Ventil (49) mit der zweiten Arbeitskammer (52) verbundenes Speichervolumen (47) umfasst. - 21 -

5. Pneumatischer Aktuator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Ventil (41) ein druckgesteuertes Einwegventil ist.

6. Pneumatischer Aktuator nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Ventil (49) ein elektrisch gesteuertes Schaltventil ist.

7. Pneumatischer Aktuator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schließkörper des zweiten

Ventils (49) durch einen Elektromagneten angetrieben ist.

8. Pneumatischer Aktuator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schließkörper des zweiten Ventils (49) durch ein temperaturabhängig seine Gestalt änderndes Element angetrieben ist.

9. Pneumatischer Aktuator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das temperaturabhängig seine

Gestalt ändernde Element durch das Druckgas auf eine zum Öffnen des zweiten Ventils (49) erforderliche Temperatur erwärmbar ist.

10. Pneumatischer Aktuator nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Speichervolumen (47) durch eine sich zwischen den benachbart zu entgegengesetzten Enden des Zylinders (7) angeordneten Ventilen (41, 49) erstreckende Rohrleitung (47) gebildet ist.

11. Pneumatischer Aktuator nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Verzögerungsglied (41, 47, 49) eingerichtet ist, das zweite Ventil (49) erst zu öffnen, nachdem der Kolben (22) die maximal ausgefahrene Stellung erreicht hat. - 22 -

12. Pneumatischer Aktuator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und/oder die zweite Arbeitskammer (51, 52) über eine Drosselstelle (56, 57) mit der Umgebung kommuniziert.

13. Pneumatischer Aktuator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verzögerungsglied ein Speichervolumen und ein Wegeventil umfasst, über das in einem ersten Zustand des Wegeventils das Speichervolumen mit der Druckgasquelle und in einem zweiten Zustand mit der zweiten Arbeitskammer kommuniziert .

14. Pneumatischer Aktuator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben

(22) in der Ruhestellung verriegelbar ist.

15. Pneumatischer Aktuator nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelung des Kolbens (22) durch Druckgasbeaufschlagung lösbar ist.

16. Pneumatischer Aktuator nach Anspruch 13 und einem der Ansprüche 13 und 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schließkörper des Wegeventils als Riegel für die Verriegelung des Kolbens dient.

17. Pneumatischer Aktuator nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben im ersten und zweiten Zustand des Wegeventils entriegelt ist.

18. Pneumatischer Aktuator nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass in einem dritten Zustand des Wegeventils der Kolben verriegelt und die erste

Arbeitskammer von der Druckgasquelle abgesperrt ist. - 23 -

19. Pneumatischer Aktuator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die lichte Weite des Zylinders (7) in einem mittleren Bereich (55) des Zylinders (7) größer ist als in wenigstens einem seiner Endbereiche (53, 54) .

20. Kraftfahrzeug mit einer aktiven Haube (1), dadurch gekennzeichnet, dass die Haube (1) an einem Rahmen des Kraftfahrzeugs über Aktuatoren (3, 5) nach einem der Ansprüche 1 bis 15 gehalten ist.